Дарвинизм в XXI веке

В наше время первое знакомство с теорией Дарвина для большинства людей начинается в школе. И начинается оно с тех самых понятий, в которых когда-то изложил эту теорию сам ее создатель: «изменчивость», «наследственность», «естественный отбор». Сегодня, как много десятилетий назад, школьные учителя отчаянно пытаются втолковать своим подопечным разницу между определенной и неопределенной изменчивостью — хотя со времен выхода «Происхождения видов» прошло полтора века и такие расплывчатые понятия, как «неопределенная изменчивость», практически не используются в научном обиходе. Да что там ученые — сегодня любой школьник, даже не слишком увлекающийся биологией, знает, что наследственность — это гены, а изменения генов — это мутации. Правда, на вопрос, что означают эти слова, ответит уже не всякий.

Ну вот давайте и начнем с выяснения того, что сегодня знает наука об этих явлениях. И первым делом поговорим о том, что такое ген.

Атомы наследственности

Все мы со школьных времен помним хрестоматийную историю о том, как скромный августинский монах из провинциального города Брюнна в Австрийской империи (ныне Брно в Чехии) разгадал загадку наследственности, не поддававшуюся самым выдающимся и знаменитым умам того времени. Поэтому не будем сейчас останавливаться подробно на этом поучительном сюжете. Отметим лишь одно: ни сам Грегор Мендель, ни ученые, повторившие спустя треть века его открытия и создавшие на их основе классическую генетику, ничего не знали о материальной стороне изучаемых ими генов: из чего они состоят, как устроены, как работают и как обеспечивают формирование наследуемых признаков. Некоторые весьма уважаемые биологи совершенно серьезно рассматривали даже гипотезу, что гены суть вообще не материальные объекты, а некие «чистые формы» вроде геометрических фигур и тел — круга, треугольника, куба и т. п.

При этом, как ни странно, ученые того времени знали о генах не так уж мало. Им было известно, что каждый конкретный ген может существовать в нескольких вариантах, или версиях, — аллелях. Что в организме каждый ген представлен двумя экземплярами — одним от папы, другим от мамы. Таким образом, одна особь не может иметь более двух разных аллелей одного гена — хотя всего их могут существовать десятки. При половом размножении особь передаст каждому из своих потомков только по одному аллелю каждого гена, причем если они разные, то какой достанется данному конкретному потомку — дело чистого случая. Если в организме встречаются два разных аллеля одного гена, то обычно один из них внешне не проявляется, но при этом не исчезает, не изменяется и может быть передан последующим поколениям. И самое главное — гены не смешиваются и не делятся на части, каждый из них наследуется по принципу «всё или ничего», то есть дискретно. Выражаясь современным языком, можно сказать, что наследственная информация существует и передается от родителей к потомкам только в цифровой записи[6].

Все это было известно уже Менделю, хотя он и не пользовался термином «ген». Но лишь почти через сто лет после его работы наука наконец-то выяснила материальную природу гена. Оказалось, что ген — это участок молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Длинные двойные цепочки этого полимера обладают замечательным свойством: каждая из них может служить матрицей для воссоздания второй (подобно тому, как с ключа можно сделать слепок, со слепка — новый ключ и т. д.). Это обеспечивается уникальной последовательностью азотистых оснований, которыми эти цепочки соединяются друг с другом. И эта же последовательность с помощью довольно сложного молекулярного механизма определяет последовательность аминокислот — молекулярных «кирпичиков», из которых строятся белки.

Таким образом, ген — это участок молекулы ДНК, кодирующий тот или иной белок. Работа этого белка в организме и формирует то, что мы называем наследственным признаком. Например, красные цветы красны потому, что в организме растения работает белок-фермент, производящий красный пигмент. А у растений с белыми цветами этот фермент отсутствует или неактивен из-за «опечатки» в соответствующем участке ДНК.

Впрочем, довольно скоро выяснилось, что все не так просто. Вот, скажем, клетки нашей кожи производят белок кератин. Для этого у них есть соответствующий ген. Он есть и во всех прочих клетках нашего организма, но ни нейроны, ни лимфоциты, ни клетки слюнных желез кератина не производят. Да и клетки кожи могут менять объемы его производства: те участки, которые постоянно обо что-то трутся, производят кератина больше (так возникают мозоли). Оказалось, что помимо кодирующих участков в ДНК есть и другие — включающие-выключающие ген и регулирующие интенсивность его работы. Ученые договорились было считать, что ген — это кодирующий участок плюс его «выключатели». Однако выяснилось, что один регуляторный участок (энхансер) может управлять сразу несколькими кодирующими.

Мало того, большинство генов оказалось гораздо длиннее, чем нужно для кодирования последовательности аминокислот в их белках. Когда с такого гена снята «рабочая копия» (матричная рибонуклеиновая кислота, мРНК), специальные ферменты вырезают из нее лишние куски, и только после этого она идет в работу. Причем «лишними» могут в одном случае оказаться одни куски, а в другом — другие. В результате с одного участка ДНК считываются несколько довольно разных белков — как если бы там было закодировано, скажем, победоносец, а после вмешательства ферментов получались бы то обед, то понос, то донос, то бес, то песец…

На самом деле это сравнение не вполне точно: «победоносец» — слово хоть и не очень естественное, но вполне осмысленное и понятное. А та молекула РНК, которая считана с гена, выглядит совершенно бессмысленной последовательностью «букв», из которой только после «редактирования» ферментами (ученые называют этот процесс сплайсингом) можно получить осмысленные «слова».

Это скорее напоминает эффект ключа-трафарета, знакомого всем по титрам культового советского фильма «Приключения Шерлока Холмса и доктора Ватсона». Помните? Весь экран заполнен стилизованными буквами, не складывающимися ни в какие слова. Но вот невидимая рука накладывает на этот буквенный хаос черный лист с прорезями в определенных местах — и в этих прорезях появляется надпись: «Шерлок Холмс — Василий Ливанов».

Примерно так и работает сплайсинг — с той только разницей, что выполняющие его ферменты-«редакторы» имеют дело не с двумерным буквенным полем, а с линейной последовательностью «букв» — нуклеотидов. Зачем и почему почти вся наша наследственность устроена подобным «криптографическим» образом — вопрос, конечно, интересный, но мы его сейчас обсуждать не будем. (Скажем лишь, что дело тут, вероятно, не в шифровании, а в возможности компактно закодировать несколько вариантов одного и того же инструмента-белка — что-то вроде отвертки или дрели с разными насадками.) Нам сейчас важно другое: тот участок ДНК, который таким образом кодирует целый набор разных белков, — это один ген? Или несколько разных?

Однако при любом толковании понятия «ген» для него остаются в силе те свойства, о которых мы говорили выше: дискретность, вариативность, случайное распределение и независимое наследование, двойной набор в каждом организме[7].

И еще одно качество, о котором не знал ни Мендель, ни создатели классической генетики: как отдельный ген, так и любая их совокупность (хромосома, геном) представляет собой не что иное, как текст. И понимать это нужно не метафорически, а буквально: ген обладает всеми общими свойствами привычных нам текстов, и к нему приложимы все известные методы работы с ними. А то, что буквами в этом тексте служат мономеры нуклеиновых кислот — нуклеотиды, — ничего принципиально не меняет: человеческая культура знавала и более странные алфавиты.

Ошибки, которые делают нас

О том, что ген может изменяться, сегодня знают все. Слова «мутация» и «мутант» прочно вошли в разговорный язык — решительно изменив при этом свой первоначальный смысл[8] (как это часто случается с научными терминами, попадающими в обыденную речь). Согласно широко распространенным представлениям, мутации появляются сразу у множества особей, резко противопоставляют их особям нормальным и всегда вредны и опасны — либо для своих носителей, либо для всех остальных. Мутантом же сейчас именуют любое существо с уродливой или просто необычной внешностью — будь то безглазая рыбка, пятирогая коза или абсолютно нормальный, но никогда ранее не виденный вашим собеседником черный слизень.

Кроме того, почти все при слове «мутация» первым делом вспоминают об ионизирующем излучении — урановых рудах, атомных реакторах, рентгеновских установках и озоновых дырах, о Чернобыле и Хиросиме. О химических мутагенах помнят гораздо реже — хотя встреча с ними для человека, не имеющего дела по работе с изотопами и рентгеновскими установками, гораздо вероятнее, чем с радиацией. А вопрос о том, могут ли мутации происходить сами по себе, без радиации и мутагенов, поначалу вызывает замешательство — с чего бы это им тогда происходить?

Любителям анекдотов про чернобыльских мутантов будет, вероятно, интересно узнать, что специальные генетико-популяционные исследования полевок, обитающих в зоне отчуждения Чернобыльской АЭС (и даже конкретно в местах массового выпадения радионуклидов), не выявили сколько-нибудь заметного повышения у них частоты мутаций по сравнению с популяциями тех же видов из районов, не затронутых катастрофой. С этим согласуются и данные японских генетиков, обследовавших детей хибакуся (так в Японии называют тех, кто пережил атомную бомбардировку): частота новых мутаций у них оказалась не выше, чем у других японцев, родившихся в те же годы.

В той же Чернобыльской зоне на многих сильно загрязненных радионуклидами участках выросли целые рощи уродливых сосен — низкорослых, со странно укороченными ветками. Казалось бы, вот они — мутанты. Но когда «чернобыльские бонсаи» дали семена, ученые высеяли их на делянку с нормальным радиационным фоном. И из семян «мутантов» выросли обычные молодые сосенки. Уродство деревьев-родителей оказалось не мутацией, а морфозом: радиация грубо нарушила у них процессы индивидуального развития и формообразования, но практически никак не повлияла на их гены.

Откуда же взялось всеобщее убеждение в том, что радиация — главная и чуть ли не единственная причина мутаций? Косвенно виноват в этом замечательный американский генетик Герман Мёллер. Именно он в 1927 году впервые в мире показал возможность искусственного мутагенеза, использовав для этого рентгеновские лучи. Объектом в этих опытах служило любимейшее существо генетиков того времени — плодовая мушка дрозофила. Именно из-за ее необычайной популярности у коллег Мёллер ее и выбрал: генетику дрозофилы к тому времени уже неплохо изучили, и можно было воспользоваться уже выведенными чистыми линиями (группами организмов, внутри которых отсутствует генетическое разнообразие по одному, нескольким или вообще всем признакам), в которых гораздо легче выявлять вновь возникшие мутации. Впоследствии мутагенное действие всех разновидностей ионизирующего излучения подтвердили на дрожжах и других представителях царства грибов, на бактериях и иных организмах, а также на культурах клеток.

Почему же тогда этот эффект не обнаруживается у полевок, сосен и людей? Во-первых, разные виды излучения обладают разной проникающей способностью. Мёллер использовал рентгеновские лучи, хорошо проникающие даже сквозь значительную толщу биологических тканей[9]. К тому же у дрозофил толщина всех тканей, отделяющих половые клетки от внешней среды, составляет доли миллиметра, и рентгеновские кванты проникают к ним практически беспрепятственно. Тем более это справедливо для микроорганизмов и клеточных культур, где между лучом и клеткой-мишенью нет вообще никаких экранов.

Примерно такой же проникающей способностью обладает гамма-излучение, сходное по природе с рентгеновским: и то и другое представляет собой поток высокоэнергетических электромагнитных волн, только у гамма-лучей энергия (а значит, и разрушительное действие) каждого кванта еще выше. А вот у других видов радиации проникающая способность гораздо ниже. Альфа-частицы (ядра гелия) даже в воздухе летят недалеко, в плотных же средах (в том числе в живых тканях) их проникающая способность измеряется микронами. Бета-частицы (электроны, образовавшиеся в ходе ядерных реакций) проникают в живую ткань на несколько миллиметров[10]. Оба типа частиц полностью поглощаются одеждой. Даже нейтроны, слабо взаимодействующие с веществом из-за своей электрической нейтральности, в тканях пробегают лишь сантиметры.

Таким образом, в природных условиях реальный шанс подействовать непосредственно на половые клетки организмов размером хотя бы с полевку имеет только гамма-излучение (рентгеновские лучи в земных условиях существуют только в сконструированных человеком аппаратах). Это излучение возникает лишь в ходе ядерных реакций. В местах обитания живых организмов такой реакцией может быть только распад того или иного радионуклида — практически всегда сопровождающийся испусканием альфа- или бета-частиц или/и осколков ядер. Поскольку разрушительное действие всех этих видов излучения на незащищенные ткани гораздо сильнее, чем у гамма-лучей[11], организм, попавший под такой «обстрел из всех калибров» (будь то при ядерном взрыве, выбросе на АЭС или естественном выносе на поверхность пород, содержащих радиоактивные элементы), скорее всего, погибнет от рака кожи или даже лучевой болезни раньше, чем его половые клетки получат дозу гамма-лучей, достаточную для существенного повышения числа мутаций в них. Этим, вероятно, и объясняется парадоксальная невосприимчивость геномов разнообразных (но достаточно крупных) организмов к радиационному воздействию.

В отличие от радиации, химические мутагены способны проникать в сколь угодно глубоко лежащие ткани организма любого размера. Но в реальности подавляющее большинство происходящих в природе мутаций не имеют никакого отношения ни к радиации, ни к химии и представляют собой… самые обычные опечатки. Вспомним: каждая клетка несет в себе весь геном — полный набор генов данного организма. Перед делением этот набор должен быть скопирован, чтобы обе дочерние клетки получили по одному экземпляру. Копировальный аппарат клетки обеспечивает такую надежность копирования, о которой мы со всеми нашими средствами технического контроля до сих пор можем только мечтать, — он делает в среднем одну ошибку на десятки или даже сотни миллионов копируемых знаков[12]. Такая точность, поразительная сама по себе, выглядит просто немыслимой, если вспомнить, что речь идет о механизме квантовом: значащие части «букв» нуклеотидного кода — азотистые основания — состоят всего из 12–16 атомов.

Взаимодействие объектов такого размера подчиняется законам квантовой механики — что, в частности, означает, что оно всегда вероятностно и его результат никогда не может быть предопределен однозначно. Тем не менее живым организмам удалось свести долю «нештатных» исходов взаимодействия до неправдоподобно малых величин. Но поскольку, например, наш собственный геном содержит 3,2 миллиарда знаков-нуклеотидов, при каждом делении любой из наших клеток неизбежно возникает сколько-то «опечаток» — мутаций[13]. А поскольку формирование половых клеток тоже включает в себя неоднократное деление[14], то каждый из нас при зачатии гарантированно получает добрую сотню мутаций — опечаток, которых не было ни у мамы, ни у папы. Так что не нам испуганно вздрагивать при слове «мутант» — мы все мутанты. Буквально все до единого[15].

На этом месте читатель, представляющий себе мутации и мутантов по фантастическим ужастикам, нервно начнет осматривать себя: нет ли у него чешуи, копыт, глаз на стебельках, не набухает ли под кожей зачаток третьей руки или второй головы? Не торопитесь пугаться: около 90 % всего объема нашего генома составляют некодирующие участки ДНК, и подавляющее большинство ваших мутаций приходится на них. Из оставшегося десятка немалая доля — это синонимичные замены[16], которые в принципе не могут никак проявиться. Наконец, в любом белке большинство аминокислот не так уж важны для его функции: их замена так же мало затрудняет его работу, как написание «сковародка» или «винограт» — понимание нами смысла неправильно написанного слова. Ну а если уж вам совсем не повезло и какая-то мутация изменила одну из немногих ключевых аминокислот в жизненно важном белке — что ж, как известно, подавляющее большинство генов у нас имеются в двух экземплярах, так что даже если один из них будет производить дефектный белок, нужды вашего организма с успехом обеспечит второй[17].

И тем не менее в каждом поколении рождаются люди, которым не повезло еще сильнее — мутации изменили облик или функциональные возможности их организма. Происходит это по разным причинам. Например, если мутировал ген, расположенный в Х-хромосоме и потому имеющийся у мужчин в единственном экземпляре. Или если дефектный белок, производимый мутантным геном, не просто не выполняет свои функции, а вызывает какие-то нештатные, непредвиденные эффекты (например, если это сигнальный белок, а мутация изменила его таким образом, что, связавшись со своим рецептором, он долго не «слезает» с него, в результате чего рецептор ведет себя как залипшая кнопка). Или — чаще всего — если мутация, не вызывая видимых эффектов, понемногу распространилась в популяции, и в конце концов какой-то дальний потомок мутанта получил ее и от отца, и от матери. Как бы то ни было, мутация, получившая внешнее проявление, поступает на суд естественного отбора — последнего рубежа обороны, ограничивающего распространение вредных мутаций.

О том, насколько важен этот рубеж, можно судить по феномену так называемых псевдогенов. Так называют нуклеотидные последовательности, похожие на те, что у других видов присутствуют в качестве нормальных генов. Отличия невелики, но достаточны, чтобы с псевдогена не мог считываться никакой осмысленный белок.

Подобно кэрролловой Фальшивой Черепахе, которая в юности была Настоящей Черепахой, каждый псевдоген когда-то был настоящим геном. Он работал, производил нужный организму продукт, а если в нем происходила мутация, то естественный отбор отсекал ее или по крайней мере ограничивал ее распространение. Но затем что-то изменилось в условиях или образе жизни обладателей этого гена, и он стал ненужным (как, скажем, ген фермента гулонолактоноксидазы, синтезирующего аскорбиновую кислоту, для обезьян, в избытке получающих этот витамин в своей обычной пище). В новых условиях носители его неработоспособных мутантных версий ни в чем не проигрывали своим нормальным собратьям, и такие мутации не вычищались отбором. В конце концов «правильных» версий гена не осталось вовсе — в ходе многократного копирования все его экземпляры оказались непоправимо испорчены накопившимися опечатками. Теперь если нужда в его продукте вновь возникнет (скажем, человеку после перехода на тепловую обработку пищи очень пригодилась бы способность самостоятельно вырабатывать аскорбинку), использовать старый ген уже невозможно: вернуть ему работоспособность могут только несколько согласованных мутаций. Такое событие по своей вероятности уже мало отличается от чуда. Такова судьба гена, вышедшего из-под контроля отбора[18].

Примерно так обстоит дело с мутациями не только у человека и его ближайших родичей, но у всех живых существ, по крайней мере — у всех эукариот. Про мутации и их отношения с организмом, в котором они происходят, можно рассказать еще очень много интересного, но эта книга — все-таки не о мутациях, а об эволюции. Поэтому ограничимся сказанным, еще раз подчеркнув главное: мутации — это по большей части опечатки, ошибки копирования. Они возникают случайно, им подвержены (хотя и в разной степени) любые участки генома. Мутационный процесс идет постоянно; некоторые факторы окружающей среды могут усиливать или ослаблять его, но полностью он не прекращается никогда. Каждая конкретная мутация (замена конкретного нуклеотида в конкретном гене) крайне редка, так что вероятность одновременного появления в одной популяции нескольких одинаковых мутаций практически равна нулю. Как и всякая случайность, мутация может оказаться счастливой, дающей своему обладателю некоторые дополнительные возможности (о примерах этого мы поговорим несколько позже), но сами по себе мутации не могут создать сколько-нибудь сложной новой структуры. Наконец, мутации происходят во всех делящихся клетках, но значение для эволюции имеют только мутации в тех клетках, которые могут дать начало новому организму (у человека и других высокоразвитых животных это могут быть только половые клетки).

И напоследок. Все сказанное выше относится к так называемым точечным мутациям, они же SNP, или «снипы»[19], — заменам одного нуклеотида другим. Между тем мутациями, строго говоря, называются любые изменения генетического материала: потеря хромосомы или ее куска, развал одной хромосомы надвое, слипание двух хромосом в одну, перенос куска одной хромосомы в другую, инверсия (переворот участка внутри хромосомы задом наперед), появление лишней копии одной из хромосом — все это тоже мутации. Наконец, мутацией считается и удвоение (или другое кратное умножение) всего генома целиком — полиплоидизация.

Причины подобных перестроек не всегда ясны и подчас становятся предметом споров. Еще более спорным является вопрос об их эволюционном значении — особенно феномена полиплоидности. Ниже (в главе «Откуда берутся новые гены?») нам представится случай поговорить об этом подробнее.

Заметим, что в основе всех вышеприведенных рассуждений о мутациях лежит взгляд на них как на чисто случайные ошибки. Именно так рассматривают их все версии и редакции дарвинизма — и именно этот взгляд неизменно становится объектом критики со стороны всех недарвиновских теорий эволюции. Можно сказать, что вопрос о случайности мутаций — важнейшая точка размежевания между дарвиновскими и недарвиновскими эволюционными концепциями.

Впрочем, о недарвиновских теориях эволюции мы поговорим несколько позже (во второй части книги), а пока попробуем разобраться с мутациями. Собственно говоря, существование случайных мутаций не отрицал никто: все понимали, что никакая реальная система копирования не может работать абсолютно точно, а значит, случайные ошибки в копируемых ею текстах всегда возможны. Как бы трепетно ни относились средневековые монахи-переписчики к священным библейским текстам, сохранившиеся экземпляры рукописных книг того времени содержат вполне ощутимое число случайных описок — это охотно подтвердит любой специалист по средневековым текстам.

Но тот же специалист скажет и другое: переписывая другие, светские тексты (сочинения античных авторов, летописи и хроники миновавших эпох и т. д.), монахи не стеснялись целенаправленно редактировать их в духе времени и собственных взглядов. В результате чего, например, убежденный фарисей Иосиф Флавий оказывался автором благоговейного отзыва об Иисусе Назаретянине. Неужели организм не делает ничего подобного со своими генами?

Мы знаем, что практически все организмы способны в тех или иных пределах изменяться адекватно условиям окружающей среды. Даже у самых простых из современных живых существ — бактерий — есть такие возможности. Если, скажем, в среду, где живет культура кишечной палочки, добавить молочный сахар (лактозу), очень скоро в клетках бактерий появится фермент лактаза, способный его расщеплять. Кончится лактоза — прекратится и синтез фермента. Различные бактерии умеют менять форму, отращивать или убирать жгутики и цитоплазматические выросты, покрываться плотной оболочкой или сбрасывать ее — в зависимости от ситуации.

Еще более разнообразны возможные ответы на вызовы среды высокоорганизованных существ. Они могут изменять свое поведение (кочевки, переход на сезонные корма), физиологию (зимняя спячка), морфологию (сброс листьев, отращивание новых побегов), биохимию. Некоторые организмы включают «запасную» программу развития: если развивающиеся личинки некоторых видов кобылок видят вокруг себя мало соплеменников, они развиваются в одиночных кобылок, если много — в саранчу (подробнее см. главу 11). Словом, организмы способны к адаптивным изменениям на самых разных уровнях. Так не логично ли предположить, что и их геном может меняться не только случайно, но и целенаправленно, соответственно требованиям окружающей среды?

О поисках «направленных мутаций» можно написать толстую книгу. Но подробный рассказ об этой драматической эпопее не входит в нашу задачу. Здесь же скажем лишь, что за несколько десятилетий энтузиасты так и не нашли ничего хоть сколько-нибудь убедительного. Неоднократно раздававшиеся крики «Эврика!» неизменно смолкали — либо после первой же корректной проверки, либо даже без нее, когда самим авторам не удавалось повторить свой результат.

Тем не менее в ряде публикаций последних десятилетий можно найти утверждения, что неслучайность мутаций все-таки обнаружена и более того — что представление о чисто случайном характере мутаций полностью опровергнуто. В тех случаях, когда авторы этих утверждений дают себе труд привести какие-либо подробности, речь обычно идет о некоторых действительно интересных феноменах, открытых в 1980-е годы.

Во-первых, обнаружилось, что у одного и того же вида частота мутаций различных участков генома может различаться очень сильно — порой на порядок. Во-вторых, оказалось, что при размножении в стрессовых (умеренно неблагоприятных) условиях частота мутаций в бактериальных клетках резко возрастает. Удалось даже выяснить механизм этого явления: при стрессе в клетке работает «альтернативная» ДНК-полимераза, делающая гораздо больше ошибок, чем «штатная». Влияние стресса на частоту мутаций вроде бы найдено и у эукариот, хотя там разница не так велика и само ее существование удается заметить не всегда.

Наконец, был расшифрован молекулярный механизм формирования антител — иммунных белков, связывающих любые достаточно крупные чужеродные молекулы, попавшие в организм. Оказалось, что при размножении В-лимфоцитов (клеток, производящих антитела) гены антител необычайно интенсивно мутируют. Поскольку все прочие гены этих клеток мутируют «в обычном режиме», остается сделать вывод, что гипермутагенез (так ученые назвали это явление) есть не что иное, как проявление какого-то специального механизма, изменяющего строго определенные гены. А это означало, что мутации могут быть результатом не только случайных ошибок копирования или внешних повреждающих факторов, но и целенаправленного воздействия организма на собственные гены[20]. Правда, процесс этот известен лишь для специализированных иммунных клеток, никогда не передающихся потомству. Но если это может делать лимфоцит, почему бы этого не делать гоноцитам — предшественникам половых клеток?

Если вам после прочтения двух последних абзацев показалось, что эти новые факты и в самом деле несовместимы с представлением о случайности мутаций, прошу представить, что вы пришли в казино. Вот за ближайшим к вам столиком крупье закончил принимать ставки и энергично крутанул рулетку. Случайны ли его действия? Конечно, нет — они вполне целенаправленны и включают в себя использование довольно сложного механизма, созданного специально для этих целей. А вот результат их совершенно случаен. И именно это является целью нашего крупье: заметив, что шарик останавливается на одних номерах чаще, чем на других, он (если только он не шулер) сочтет такую рулетку неисправной и перестанет ею пользоваться. Иными словами, целенаправленность механизма, обеспечивающего те или иные события, совершенно не исключает случайности самих событий.

Именно это и имеет место в рассмотренных нами случаях. Специальные исследования показали: и в случае повышенного мутагенеза у попавших в стрессовые условия бактерий, и в случае гипермутагенеза генов антител при размножении В-лимфоцитов возникают все возможные варианты мутаций. И вероятность каждого из них по отношению к другим — та же, что и в обычном, «фоновом» мутагенезе. Просто все они вместе случаются гораздо чаще.

Получается, что во всех случаях, когда обстановка требует внесения в генетический текст адаптивных изменений, это достигается только через внесение изменений случайных и их последующий отбор. Это кажется абсолютно нелогичным, противоречащим здравому смыслу. Если поведение, физиология, формообразовательные процессы в той или иной степени способны к прямым адаптивным изменениям — почему этого не происходит с генами? Если гены управляют не только всей повседневной деятельностью каждой клетки, но и всем процессом развития многоклеточного организма, следят за балансом внутренней среды, обходят блокированные биохимические пути, отвечают на вызовы внешнего мира и т. д. — как может быть, что ими самими управляет слепая случайность?!

Но давайте вернемся ненадолго к бактерии, умеющей синтезировать фермент только тогда, когда для него есть работа. Это происходит потому, что у нее есть, во-первых, ген данного фермента и, во-вторых, регуляторный участок ДНК, реагирующий на лактозу. Достаточно вывести из строя (скажем, мутацией) любой из этих участков, чтобы клетка утратила способность адекватно реагировать на присутствие лактозы, хотя бы от этого зависела ее жизнь[21]. Иными словами, способность организма к адекватным изменениям обеспечивается его геномом и им же задаются пределы этой способности. У более сложно устроенных организмов связь между изменением работы генов и внешними изменениями гораздо длиннее, включает множество промежуточных звеньев и не всегда может быть прослежена. Но принцип остается тем же: и сама способность меняться определенным образом в ответ на определенные внешние воздействия, и пределы этих изменений заданы геномом.

Меньше всего я хотел бы, чтобы меня поняли в том смысле, будто ни один организм не может в течение жизни создать ничего нового, а может только извлечь из генома подходящую программу, если она там есть. Это, конечно, не так — что легко видеть даже в нашем повседневном поведении. Практически любой более-менее здоровый человек может научиться ездить на двухколесном велосипеде или танцевать вальс — несмотря на то, что его геном не содержит информации о соответствующих последовательностях движений. Достаточно того, что он обеспечивает нам определенный набор элементарных движений и умение строить из них цепочки неограниченной длины и сложности. Примерно так же человек или техническая система, зная лишь 32 буквы русского алфавита, может прочесть или написать текст какой угодно длины и сложности. Но при этом не сможет прочесть даже один символ, которого не было в исходном алфавите (скажем, китайский иероглиф или знак из деванагари — традиционной индийской письменности). Некоторые люди, например, не могут правильно произносить русскую фонему «р». Это — врожденная особенность, и никакие тренировки тут не помогут: у таких людей просто нет мышечных волокон, позволяющих языку совершать нужные вибрации в нужном положении. В лучшем случае такой человек может научиться издавать подобие нужного звука, производя его другими частями речевого аппарата — например, гортанью (получается что-то вроде французского r). Индивидуальная адаптация, для которой нет генетической базы, невозможна.

Но если геном может изменять самые разные признаки организма в ответ на изменение внешних условий — кто или что может целенаправленно изменять сам геном?

Первый напрашивающийся ответ: сами гены, только другие. Мы сегодня знаем, что белки, кодируемые изрядной частью наших генов (по меньшей мере примерно тремя тысячами — при том, что их всего чуть более 21 тысячи), нужны исключительно для управления активностью других генов. И это — не считая регуляторных участков ДНК, которые управляют работой генов, не кодируя собственные белки. Если одни гены могут изменять активность других — почему они не могут изменить их содержание?

Могут. И даже иногда делают это (как, например, в случае с кодированием антител). Но чаще всего — одним, уже хорошо знакомым нам способом: внесением случайных ненаправленных изменений. Иногда — удвоением нужного гена, его вырезанием и т. д. И никогда — целенаправленным изменением последовательности составляющих его нуклеотидов в некоторую определенную сторону[22].

Причина этого, если вдуматься, проста. Целенаправленные изменения — в отличие от случайных — должны иметь программу, которую нужно как-то записать. Значит, кроме генетической инструкции по построению и функционированию организма должна существовать еще вторая инструкция, описывающая будущие изменения первой. А поскольку она должна описывать эволюцию генома в течение неограниченного времени, то и объем такой инструкции должен быть бесконечным. Понятно, что это абсурд.

Можно, конечно, предположить, что программа будущих целенаправленных изменений генома содержится не в нем самом и записана как-то иначе, не на языке нуклеотидных последовательностей[23]. Но это предположение ничего не меняет в наших рассуждениях: где бы эта программа ни находилась, каким бы компактным ни был способ ее записи, она должна иметь бесконечный объем. Иначе она рано или поздно будет полностью выполнена — и эволюционирующему виду останется либо остановиться в своем развитии, либо умереть[24].

Если мы все еще не хотим расстаться с идеей о целенаправленном изменении генов, нам остается одно: предположить, что у каждого вида есть этакий демон-программист, который непрерывно исправляет и дополняет генетическую программу вида, сообразуясь с наличными условиями внешней среды. Но тут уж одно из двух: либо это сверхъестественное, бессмертное и, вероятно, бестелесное разумное существо — либо…

Либо это наш старый знакомый — «демон Дарвина»[25], он же естественный отбор. В каком-то смысле он выполняет для каждого вида именно такие функции. Но о нем — немного позже. Пока что мы еще не до конца разобрались с тем, что его порождает.

Забытый кит

Строго говоря, классическая триада, с которой мы начали — изменчивость, наследственность, естественный отбор, — не вполне соответствует дарвиновской схеме. В ней у отбора были не две, а три предпосылки: изменчивость, наследственность и борьба за существование.

В той версии дарвинизма, которую всем нам преподавали в школе, положение этого третьего «кита» было довольно двусмысленным: не то чтобы его отрицали или замалчивали, но старались на нем подробно не останавливаться — особенно на внутривидовой борьбе. (Оно и понятно: идея борьбы за существование целиком взята Дарвином у небезызвестного Томаса Мальтуса, а основы школьного курса теории эволюции были заложены в советские времена, когда имя и идеи этого мыслителя были абсолютно одиозными.) Свою роль сыграл и не вполне удачный (но давно устоявшийся и уже не подлежащий замене) перевод довольно многозначного английского struggle куда более определенным русским словом «борьба».

В результате многие выносят из школы впечатление, что термин «борьба за существование» описывает в основном отношения организма с внешней средой, а также отношения между разными видами. Применение же его к внутривидовым отношениям вызывает искреннее удивление: разве существа одного вида так уж обязательно должны между собой враждовать?

Поэтому нам придется сказать несколько слов об этом забытом «ките» дарвинизма.

В главе о борьбе за существование Дарвин обсуждает широкий спектр взаимодействий организма с внешними агентами: природными стихиями (засухой, морозом, ветрами и т. д.), существами других видов (хищниками, паразитами, кормовыми объектами, конкурентами) и особями собственного вида[26]. Однако он неоднократно подчеркивает, что под борьбой за существование понимает в основном конкуренцию, причем в первую очередь — внутривидовую. Дарвиновское представление о борьбе за существование основано на простом и очевидном факте: всякая самовоспроизводящаяся группа живых существ (вид, популяция, штамм, линия, клон и т. д.) в принципе способна к неограниченному размножению, в то время как ресурсы, необходимые для жизни этих существ, всегда ограничены. Значит, не все, кто мог бы родиться, рождаются; не все родившиеся выживают и не все выжившие оставляют потомство. Это и есть внутривидовая борьба за существование — ни больше, ни меньше. В общем случае она не предполагает ни враждебности между участниками этого необъявленного соревнования, ни вообще каких-либо целенаправленных усилий с их стороны. То есть такие усилия могут быть, а могут отсутствовать или могут быть направлены в противоположную сторону (на смягчение конкуренции между сородичами) — сути дела это не меняет. Можно, как медведь, при каждом удобном случае убивать любого встречного детеныша своего вида; можно, как куропатка, подбирать осиротевших птенцов-соплеменников и растить их наравне со своими детьми; можно, как волк или лысый уакари[27], вовсе отказываться от собственного размножения ради выращивания братьев/сестер или племянников. Но ни один из этих образов действия не отменяет борьбы за существование — это лишь разные стратегии в этой борьбе. Кстати, не всегда альтернативные: тот же благородный дядюшка-волк, посвятивший жизнь воспитанию племянников, не задумываясь, порвет насмерть чужого переярка (волка-подростка), случайно забредшего на территорию стаи.

Но несмотря на все оговорки Дарвина (что борьба за существование — это прежде всего конкуренция, что он употребляет это выражение в сугубо метафорическом смысле и т. д.) очень многие читатели истолковали это понятие именно как активную и целенаправленную взаимную агрессию, «войну всех против всех» и даже как оправдание такой войны. Знаменитый русский революционер и видный идеолог анархизма князь Петр Кропоткин (в молодости занимавшийся натуралистическими исследованиями на Дальнем Востоке) в 1902 году выпустил книгу «Взаимопомощь как фактор эволюции», в которой, не отрицая дарвиновской борьбы за существование, резко противопоставлял ей взаимопомощь животных одного вида, считая эти отношения взаимоисключающими. При этом взаимопомощи Кропоткин придавал куда большее эволюционное значение, нежели борьбе, и считал, что «никакая прогрессивная эволюция видов не может быть основана на периодах острого соревнования» и «лучшие условия для прогрессивного отбора создаются устранением состязания путем взаимопомощи и поддержки».

Книга Кропоткина, написанная по-английски и изданная в Англии, получила некоторую известность в мировой эволюционной литературе. Однако при чтении ее становится очевидным, что автор просто перенес на отношения организмов в природе свои социально-политические идеи о роли взаимопомощи в человеческом обществе и истории. Не будем сейчас обсуждать, насколько адекватно представлял себе мятежный князь природу людей и образуемых ими общностей. Достаточно сказать, что главная идея ее «биологической части» (к которой относятся лишь две первые главы из восьми, а также часть приложений) основана, в сущности, на недоразумении — непонимании смысла понятия «борьба за существование».

Еще одно недоразумение, связанное с этим понятием, выражается в том, что оно-де устарело, так как сегодня мы знаем, что для эволюции важно не столько выживание, сколько успех в размножении. Поэтому некоторым видам присущи специальные приспособления, понижающие шансы своего обладателя на выживание, но компенсирующие это увеличением числа его потомков: от знаменитого хвоста павлина и подобных ему структур (о которых мы будем подробно говорить в главе 3) до поведения самцов некоторых пауков и богомолов, позволяющих своим партнершам съесть себя во время или сразу после спаривания. Это вполне понятно, если вспомнить, что при любом способе размножения воспроизводятся не особи, а их гены. Поэтому естественный отбор поддержит любые изменения, ведущие к увеличению суммарного числа потомков (т. е. копий генов), независимо от того, как достигается это увеличение — большей вероятностью выживания особи с такими признаками или каким-то иным путем. Более того: если обстоятельства складываются так, что, помогая родителям или братьям, обладатель данного набора генов увеличивает вероятность воспроизводства этих генов эффективнее, чем заводя и выращивая собственных детей, — естественный отбор поддержит те генные вариации, которые склоняют своих носителей именно к такому поведению. Даже если при этом оно обрекает самих носителей на бездетность.

Научная литература, посвященная тому, при каких условиях живым существам выгоднее помогать выжить сородичам, нежели собственному потомству, необозрима и включает в себя как полевые и лабораторные исследования реальных видов, так и построение моделей (математических и компьютерных). Мы не будем далее углубляться в эту проблематику[28]. В конце концов, все эти феномены не более удивительны, чем поведение самки, тратящей немалые ресурсы на своих детенышей (а то и рискующей ради них жизнью), — ведь она тоже обеспечивает не собственное выживание, а воспроизводство своих генов.

Но вот тем, кто на этом основании считает, что понятие «борьба за существование» устарело, нелишне будет знать, что сам Дарвин, ничего не ведая о генах, тем не менее ясно и недвусмысленно включал в это понятие и репродуктивный успех. «Я должен предупредить, что применяю этот термин в широком и метафорическом смысле, включая сюда зависимость одного существа от другого, а также включая (что еще важнее) не только жизнь особи, но и успех в оставлении потомства [курсив мой — Б. Ж.]», — писал он в III главе «Происхождения видов», в которой и вводилось понятие борьбы за существование.

На этом можно бы и закончить, но я уже слышу читательский вопрос: а что, к отношениям между разными видами понятие борьбы за существование неприменимо вовсе?

Было бы очень жаль, если бы меня поняли таким образом. Разные виды тоже могут бороться за существование между собой. Но такая борьба происходит в основном не там, где ее обычно привыкли искать. Можно, конечно, сказать, что заяц, удирая от волка, тем самым борется за свое существование. И это даже будет правдой — с одной маленькой оговоркой: борется-то он борется, но не с волком, а в первую очередь с другими зайцами. А во вторую — с потенциальными жертвами волка из числа других видов.

Это утверждение может показаться издевательством над здравым смыслом. Жизни зайца угрожает преследующий его волк, никаких других зайцев в поле зрения нет — так с кем же борется заяц? Даже если (как мы договорились выше) понимать «борьбу» не как прямую схватку, а как состязание, все равно участниками его выступают волк и заяц. Кто из них окажется быстрее — тот и выживет. При чем тут другие зайцы и другие виды?!

Но давайте немного изменим условия нашего мысленного эксперимента: заменим волка… ну, скажем, коровой или козой, а зайца — куртиной клевера. Вы готовы на полном серьезе утверждать, что клевер борется за существование с коровой? А ведь по сути отношения между коровой и клевером ничем не отличаются от отношений между волком и зайцем: один вид регулярно служит пищей другому.

Оставим на время терминологию и обратимся к сути дела. Итак, травоядное животное ест растение. Растение не может убежать, спрятаться или отбиться от своего поедателя и должно сохранять себя иным способом. Стратегия клевера — быстрое отрастание, позволяющее восполнить съеденные коровой побеги. Значит, при регулярном выпасе коров на клеверище преимущество будут получать те индивидуальные растения, которые быстрее других наращивают массу после объедания. Они будут успешнее выживать и размножаться за счет более медлительных растений того же вида и в конечном счете вытеснят их с этого луга вовсе — чего не произошло бы, если бы там регулярно не паслись коровы. Иными словами, в этом состязании за жизнь корова — фактор конкуренции, а самими конкурентами выступают разные особи (точнее, разные генетические варианты) клевера. Это они соревнуются (т. е. «борются») друг с другом посредством коровы.

Подставим обратно на место коровы — волка, а на место клевера — зайца. Изменилось ли что-нибудь в справедливости нашего рассуждения? Теперь мы ясно видим, что поначалу нас ввело в заблуждение внешнее сходство действий хищника и жертвы: волк бежит — и заяц бежит[29]. Тем не менее как и в случае с коровой и клевером, волк — фактор конкуренции, а заяц — ее участник, соревнующийся с другими зайцами: самые быстрые (а также осторожные, хорошо маскирующиеся и т. д.) выживут, более медлительные пойдут на прокорм волку[30].

Но и это еще не все. Вернемся к клеверу и корове. Допустим, рядом с лугом, на котором растет клевер и пасутся коровы, расположен перелесок. Растущие в нем березы, осины и ивы постоянно осыпают луг своими семенами. Некоторым из них удается достигнуть почвы и прорасти. Несколько лет — и над лугом поднялись бы молодые деревца, сомкнули бы кроны и постепенно подавили бы под собой и клевер, и прочие луговые растения. Но этого не происходит: коровы охотно поедают молодые неодревесневшие побеги, а соревноваться с клевером и другими травами в скорости отрастания деревья не могут. Иными словами, пасущиеся коровы выступают фактором не только внутривидовой, но и межвидовой конкуренции — без них луговые травы давно вынуждены были бы отдать свою территорию деревьям.

Это отнюдь не умозрительная схема: такой процесс в последние 25–30 лет можно наблюдать воочию во многих местах нечерноземной России — луга, где (в силу известных социально-экономических изменений) прекратились выпас скота и косьба травы, неуклонно превращаются в мелколиственные леса. В Кавказском заповеднике можно наблюдать еще более интересную картину: завезенные туда в 1940-х годах зубробизоны пасутся в основном на лугах — и за несколько десятилетий заметно увеличили площадь лугов за счет леса. Иными словами — расширили жизненное пространство для своих «жертв», превратившись в их наступательное оружие в борьбе с лесными видами.

Так кто же с кем борется, когда заяц бежит от волка?

Но вернемся к исходному вопросу. Когда коровы помогают луговым растениям бороться с лесными — это можно считать примером межвидовой борьбы. Но это борьба больших коалиций — на каждой из сторон выступает целостное сообщество, представленное множеством видов: растениями, животными, грибами, бактериями и т. д.[31] А бывает ли «дуэльная» межвидовая борьба, когда два вида борются друг с другом, не затрагивая (по крайней мере, непосредственно) интересы всех прочих?

Бывает. Например, когда серая американская белка, завезенная в Европу, вытесняет привычную нам рыжую белку или серая крыса-пасюк повсеместно в городах вытесняет черную крысу. Заметим: борьба происходит между близкими (не только по происхождению, но и по образу жизни) видами, нуждающимися в одних и тех же ресурсах и потому вынужденными конкурировать за них. В обоих приведенных случаях борьба настолько остра, что ее результаты можно заметить «простым глазом» — они проявляются за время, сопоставимое с длительностью человеческой жизни. Такая острота борьбы связана с тем, что борющиеся виды долгое время развивались независимо друг от друга, а затем внезапно вступили в контакт. Можно предположить, что, живи они все время на одной территории, они бы еще во время своего становления каким-нибудь образом поделили те ресурсы, на которые претендуют, уйдя тем самым от острой конкуренции.

В теоретической экологии это утверждение известно как «принцип Гаузе». В начале 1930-х годов московский биолог Георгий Гаузе экспериментировал с разными видами знакомых всем нам по школьному учебнику инфузорий-туфелек. Все выбранные им для опытов виды прекрасно росли порознь в лабораторных сосудах, питаясь бактериями и клетками дрожжей. Но когда Гаузе попытался вырастить в одной емкости «золотистых» и «хвостатых»[32] инфузорий, численность «хвостатых» после недолгого роста начала падать, и вскоре туфельки этого вида полностью исчезли. Ученый, которому тогда было немногим больше 20 лет, сделал вывод: два вида не могут стабильно занимать одну и ту же экологическую нишу в одной и той же экосистеме. Либо они достаточно быстро найдут способ ее разделить (как это сделали некоторые другие пары видов инфузорий в дальнейших опытах Гаузе), либо один из них неизбежно вытеснит другой.

Столь широкое обобщение на основе изучения лабораторных популяций немногих видов единственного рода выглядело, мягко говоря, слишком смелым. Однако в последующие десятилетия принцип Гаузе прочно утвердился в теоретической экологии. И хотя сегодня известно довольно много исключений из него, специальных случаев и т. д., но когда на одной территории оказываются два близких вида, скорее всего их взаимодействие закончится либо разделом первоначально общей ниши — либо исчезновением одного из них.

Со вторым вариантом все понятно, а как может выглядеть первый? В случае с белками, например, выяснилось, что та же серая белка успешнее рыжей в широколиственных лесах, но неспособна жить в лесах хвойных. Поэтому нынешняя завоевательная война, скорее всего, кончится «мирным договором»: дубравы и буковые рощи достанутся серым захватчикам, а за аборигенами останутся хвойные леса, а также те островки лиственных, которые отделены от основных массивов морем или полосами хвойных пород[33]. Говоря научными терминами, виды поделят исходно общую экологическую нишу, снизив тем самым остроту конкуренции.

В принципе, то же самое может произойти и в ходе внутривидовой борьбы: две группы особей одного вида могут поделить между собой его экологическую нишу и в дальнейшем совершенствоваться в использовании получившихся «наделов». Но это практически неизбежно ведет к видообразованию, разделению исходно единого вида на два. Мы еще вернемся к этому вопросу, когда будем рассматривать видообразование. А пока перейдем к главному герою теории Дарвина.

Отбор в натуре

Ну вот, теперь все предпосылки вроде бы в сборе. Живые организмы — это системы, воспроизводящие себе подобных. Это воспроизведение не абсолютно точно: в каждом поколении появляются «разночтения» в генетической программе, наследуемые затем потомками той особи, у которой они появились. Возникающие таким образом варианты могут влиять в ту или иную сторону на жизнеспособность, плодовитость и прочие важные характеристики своих обладателей. А поскольку численность какого бы то ни было вида не может расти неограниченно, в каждом следующем поколении должна увеличиваться доля тех особей, чьи индивидуальные особенности более способствуют выживанию и размножению, чем особенности других. Или, возвращаясь к терминологии Дарвина и его современников, — там, где есть изменчивость, наследственность и борьба за существование, должен происходить естественный отбор.

Должен?

«Измышленный Дарвином естественный подбор не существует, не существовал и не может существовать», — уверенно писал в 1885 году один из самых яростных критиков Дарвина, русский философ и публицист Николай Данилевский. При этом он признавал фактом и изменчивость организмов, и ее наследуемость, и способность любого вида размножаться в геометрической прогрессии, и даже борьбу за существование. Это особенно сердило полемизировавшего с ним пламенного дарвиниста Климента Тимирязева: «Итак, все посылки верны, но необходимый логический вывод из них, естественный отбор, — фантазм, мозговой призрак. Как это объяснить?»

Тимирязев подверг сочинение Данилевского сокрушительному разбору, убедительно показал несостоятельность всех его доводов, порочность его логики, незнание критикуемой теории и т. д. Для окончательного посрамления противника оставалось сделать самую малость — привести конкретные примеры действия естественного отбора в природе. Но этого Климент Аркадьевич сделать так и не смог при всей своей огромной эрудиции и страстной приверженности дарвинизму. Такими примерами биология конца XIX века попросту не располагала. И во времена полемики Тимирязева с Данилевским, и десятилетием позже естественный отбор оставался не более чем «необходимым логическим выводом», столь же умозрительным, как и в год выхода «Происхождения видов». Даже на рубеже XIX и XX веков известные ученым случаи реальных селективных процессов в природе можно было пересчитать буквально по пальцам одной руки. Было, например, известно, что куколки бабочек-крапивниц, окраска которых сходна с окружающим фоном, чаще доживают до вылупления, чем те, чья окраска с этим фоном контрастирует. Что средняя ширина головогруди крабов, обитающих в загрязненных водах, уменьшается по сравнению с шириной головогруди их сородичей, живущих в чистой воде (хотя и там, и там можно найти крабов как с широкой, так и с узкой головогрудью). Наконец, было известно наблюдение американского натуралиста Хермона Бампаса, подобравшего в 1896 году во время снежной бури сотни замерзающих воробьев. В теплом помещении к жизни вернулось лишь около половины находок — остальные умерли от переохлаждения. Бампас не поленился измерить всех живых и мертвых птиц — и обнаружил, что у выживших длина крыльев близка к средней, в то время как почти у всех погибших крылья были либо заметно длиннее, либо заметно короче.

Эти наблюдения были, конечно, интересны (работу Бампаса до сих пор активно цитируют в научной литературе, да и мы к ней еще вернемся в главе «Стабилизирующий отбор: марш на месте»), но для обоснования механизма, породившего все живые формы, существующие или когда-либо существовавшие на Земле, со всеми их характерными особенностями, столь ограниченного набора фактов было, мягко говоря, маловато. И что еще хуже, ни один из этих примеров ничего не доказывал. Ни для одного из рассматриваемых признаков не было известно, насколько он обусловлен именно наследственными факторами (между тем известно, что окраска куколок насекомых зависит, например, от температуры, при которой развивалась личинка). В двух случаях из трех была неочевидна и связь между признаком и тем фактором среды, который оказывал избирательное воздействие. Чем полезна узкая головогрудь при загрязнении воды? Каким образом длина крыльев связана с устойчивостью к холоду? Ну и, наконец, ничто не говорило о том, что подобные процессы могут привести к эволюционным сдвигам: превратить один вид в другой или хотя бы вывести отдельный признак за пределы видовой нормы. Наоборот, из данных Бампаса прямо следовало, что естественный отбор скорее противодействует любым возможным изменениям, поддерживая существующую норму. Именно такую роль, как мы увидим ниже, отводили отбору многие оппоненты дарвинизма: мол, он, может, и существует, но это чисто консервативный фактор, отсеивающий уродства и отклонения, но бессильный создать что-либо новое.

Нехватку данных о действии естественного отбора пытались восполнить, моделируя его отбором искусственным. Однако вопрос о правомерности перенесения полученных таким образом данных на природные процессы всегда оставался спорным — что наглядно показывает история самого знаменитого из таких экспериментов. В 1903 году датский генетик Вильгельм Иогансен[34] попытался проверить, так ли всемогущ естественный отбор, как предполагали классики дарвинизма (прежде всего Август Вейсман, о котором речь пойдет в главе «Август Вейсман против векового опыта человечества», и «дублер» Дарвина Альфред Уоллес). Он проделал простой опыт: высаживал семена фасоли, принадлежащей к одной из чистых линий. Фасоль — строгий самоопылитель, так что цветы на выросших растениях опыляли себя сами, и новым генам взяться было неоткуда. Иогансен собирал созревшие фасолины, взвешивал каждую, выбирал самые крупные, снова сажал их, снова дожидался урожая и выбирал самые крупные бобы… То есть проверял, как действует естественный отбор на признак, разнообразие которого не отражает различий в генах. Оказалось, что отбор не действует никак: сколько бы раз Иогансен ни отбирал самые крупные семена, средний вес фасолин в каждом поколении оставался одним и тем же, испытывая лишь небольшие колебания в ту или другую сторону, и никакой отбор не мог его никуда сдвинуть.

Сегодня вывод датского ученого звучит тавтологией: там, где нет генетического разнообразия, отбор в самом деле невозможен, так как ему попросту не из чего выбирать[35]. Однако в свое время эти опыты воспринимались чуть ли не как наглядное опровержение дарвинизма. Дело в том, что дикие растения и животные внешне гораздо более единообразны, чем культурные сорта и породы. Казалось само собой разумеющимся, что этому внешнему единообразию соответствует генетическая однородность, — а значит, природные популяции можно моделировать чистыми линиями.

О том, как было преодолено это представление, речь впереди (см. главу 2). Нам же сейчас важно, что уже этот ранний опыт показал: использовать искусственный отбор как модель отбора естественного вообще можно только, что называется, в первом приближении. Правда, в опытах Иогансена неадекватность модели определялась не тем, как велся отбор, а тем, какой «исходный материал» ему предлагался. Но позднее обнаружились и различия в самой природе искусственного и естественного отбора. Важнейшее из них состоит в том, что человек может вести отбор по одному или немногим признакам, не интересуясь, как при этом меняются прочие признаки и насколько организм в целом остается приспособленным ко всей совокупности факторов окружающей среды. Например, при одомашнивании кур древние селекционеры сознательно или бессознательно вели отбор на увеличение массы тела, уменьшение осторожности (пугливости) и снижение способности к полету. Если бы такому отбору подверглась популяция птиц, живущая в природе, этому противодействовал бы встречный отбор со стороны наземных хищников, который наверняка остановил бы подобные изменения задолго до приобретения домашними курами своего нынешнего облика. Человек же мог не только защитить своих несушек от лис и шакалов, но и компенсировать им те виды кормов, которые при таком телосложении оказываются для них недоступными. Понятно, что в природе таких «гарантий» не бывает — на организм всегда действует целый комплекс факторов отбора, обычно весьма разнонаправленных, и смоделировать его в эксперименте крайне трудно.

Даже когда человек не ведет отбора по собственному усмотрению, а предлагает экспериментальной популяции эволюционировать самостоятельно, результаты такой «эволюции в пробирке» порой радикально отличаются от эволюции тех же существ в реальной экосистеме. Например, сравнение генетических механизмов устойчивости насекомых-вредителей к ядохимикатам в эксперименте и на реальных полях и плантациях показали, что эти механизмы сильно различаются. В лаборатории вредители приспосабливались в основном «по-дарвиновски» — путем постепенного накопления множества мутаций, каждая из которых лишь немного уменьшала чувствительность к отраве. Реальные же «расы супервредителей» чаще всего приспосабливались скачком — мутантным у них оказывался часто всего один ген, но эта единственная мутация сразу давала высокую устойчивость. Причина такой разницы в том, что «высокополезные» мутации крайне маловероятны, а лабораторные популяции были слишком малы, чтобы в них случались столь редкие события. Но когда тот или иной яд применяется на десятках и сотнях миллионов гектаров, он становится фактором отбора для астрономического числа индивидуальных генотипов, — и среди них нужная мутация обязательно найдется, какой бы редкой она ни была. После чего ее обладатель сразу получает огромное преимущество не только перед вовсе неустойчивыми, но и перед «слабоустойчивыми» к яду собратьями.

Но это еще случай относительно простой: здесь удалось довольно быстро выяснить, почему одни и те же виды по-разному приспосабливаются к одному и тому же фактору в поле и в лаборатории. Чаще разницу между «лабораторной» и реальной эволюцией остается лишь констатировать. В ряде лабораторий разных стран мира прошли или проходят эволюционные эксперименты, в ходе которых ученые предоставляют популяциям организмов с быстрой сменой поколений возможность свободно эволюционировать, фиксируя ход эволюционных изменений. Особенно удобны для таких работ бактерии — не только потому, что они могут давать тысячи поколений в год, а солидная популяция их легко умещается в колбе или чашке Петри, но еще и потому, что часть их можно в определенный момент заморозить, а затем, разморозив, снова запустить эволюцию с выбранной точки и посмотреть, насколько результаты второй попытки совпадут с результатами первой (т. е. какие эволюционные изменения закономерны, а какие, наоборот, непредсказуемы). Самый известный и длительный эксперимент такого рода проводит непрерывно с 1988 года группа профессора Ричарда Ленски в Мичиганском университете. За это время сменилось множество (на момент написания этих строк — свыше 71 тысячи) поколений «подопытных», принесших ученым немало интереснейших сведений о реальной, наблюдаемой воочию эволюции.

Практически во всех подобных экспериментах эволюция идет непрерывно: штаммы, обладающие полезными мутациями, вытесняют прежнюю норму, а затем у кого-то из их потомков появляются признаки, делающие их еще более приспособленными, и носители этих признаков вытесняют вчерашних победителей. Между тем, работы по эволюции бактерий не в пробирке, а в реальной среде их обитания показывают совсем другую динамику. В главе 14 мы поговорим подробнее и об эксперименте Ленски (и некоторых его совершенно неожиданных результатах), и об интереснейшей работе датских исследователей, сумевших проследить реальную эволюцию нескольких линий бактерий на протяжении времени, сопоставимого с экспериментом мичиганской группы. Там же мы обсудим и возможные причины противоречий в результатах этих исследований. Сейчас же нам важно зафиксировать, что даже самопроизвольная, никак не «модерируемая» человеком эволюция в лаборатории может протекать не так, как эволюция тех же (или сходных) организмов в естественной среде обитания. И значит, если мы хотим получить надежные представления именно о естественном отборе и его характеристиках, надо наблюдать его именно в природе[36].

Однако непосредственно наблюдать проявления естественного отбора очень трудно. Надо поймать появление нового, ранее отсутствовавшего признака, доказать его наследственную природу и селективную значимость, а затем проследить динамику изменения его частоты в популяции. Эта динамика должна быть достаточно быстрой (не вести же наблюдения веками!), но именно в случае быстрых изменений мы, скорее всего, не успеем застать эволюционные сдвиги «в процессе». Отдельно еще нужно будет показать, почему такой-то признак дает преимущество при действии такого-то фактора: мы знаем, например, что хомяки-меланисты (полностью черные особи) лучше переносят зимовку, чем хомяки обычной расцветки, — но какая связь между избытком меланина и устойчивостью к долгой и холодной зиме?

Те немногие исследования, авторам которых удается выполнить все эти условия, можно считать настоящими научными подвигами. Таким героизмом, например, отмечена работа английских орнитологов супругов Питера и Розмари Грантов, в течение 40 лет (с 1973 по 2012 годы) изучавших дарвиновых вьюрков на Галапагосских островах. Им удалось показать, в частности, четкую связь между многолетними колебаниями климата, изменением среднего размера семян кормовых растений и изменением клювов вьюрков. Публикуемые ими работы попадали в разряд классических сразу после обнародования, а сами Гранты собрали обширную коллекцию научных наград, однако мало кто из их коллег оказался готов последовать их примеру.

Поэтому чаще биологи, пытаясь наблюдать в природе действие отбора, поступают наоборот: не подкарауливают появление нового перспективного признака, а вводят новый фактор отбора (или ищут случаи появления таких факторов по не зависящим от них причинам) и смотрят, как на него будет реагировать та или иная популяция.

Одна из самых известных работ такого рода — полевые опыты американских биологов со всем известными рыбками гуппи в речках острова Тринидад. Эти опыты ведутся уже более 40 лет — с 70-х годов прошлого века[37], — разными группами ученых, причем позднейшие исследователи имеют возможность продолжать и видоизменять эксперименты, начатые их предшественниками. За это время в речках сменилось более 50 поколений рыбок.

Исходная ситуация такова. В горных речках и ручьях относительно глубокие и медленно текущие плесы чередуются с перекатами и небольшими водопадами. Гуппи держатся в основном на плесах, на перекаты заплывают редко, а водопады для них почти непреодолимы. В результате все гуппиное население реки превращается в цепочку локальных популяций, изолированных или почти изолированных друг от друга. В тех же реках живут и враги гуппи — хищные рыбы, но для них мелководья и водопады — препятствия еще более серьезные, чем для гуппи. Поэтому хищников много в низовьях, по мере подъема вверх по реке их разнообразие уменьшается, и до верховий доходит только один вид — самый мелкий, нападающий в основном на молодь гуппи, в крайнем случае на взрослых самцов. (Все, кто держал гуппи в аквариуме, знают, что самцы у этих рыбок намного мельче самок, но при этом гораздо ярче окрашены, имеют большой вуалевидный хвост и другие украшения.) В результате в нижнем течении рек гуппи все время находятся под угрозой нападения хищников (причем разных и применяющих разные способы охоты), в то время как в самых верховьях рыбке, дожившей до «совершеннолетия», уже почти ничто не угрожает.

Ученые пересаживали рыбок из популяций, находящихся под прессом хищников, в безопасные местообитания и наоборот — из безопасных плесов в воды, кишащие хищниками; подпускали хищников в мирные заводи и т. д. И во всех случаях смотрели, какие изменения в облике, физиологии и поведении гуппи повлечет за собой изменение риска быть съеденным. В этих исследованиях было получено много интереснейших результатов, позволивших проверить целый ряд ранее высказанных частных гипотез об экологических и эволюционных взаимоотношениях хищников и жертв. Но нас сейчас интересует «базовый» результат, полученный еще в самых первых опытах: что происходит с гуппи, когда в прежде безопасной среде вдруг появляются хищники?

Оказывается, уже через несколько поколений[38] облик рыбок заметно меняется. Самцы становятся менее ярко окрашенными, их хвосты — менее декоративными и более функциональными. Изменялось и поведение гуппи: они делались более осторожными, начинали внимательнее относиться к тому, что происходит вокруг, чаще резко срывались с места, а скорость таких рывков намного возрастала. Но самое важное изменение заключалось в том, что новые поколения гуппи достигали зрелости быстрее и при меньших размерах, чем их предки, жившие в безопасных условиях. Это уже не могло быть ни результатом индивидуального обучения (как повысившаяся пугливость), ни эффектом сдвига средних величин за счет «выедания» одного края — уменьшение сроков взросления и конечных размеров шло поступательно в течение многих поколений.

Кстати, в 1998 году, когда эксперименты в тринидадских речках шли уже более 20 лет, другая группа американских биологов опубликовала работу об изменениях у тех видов морских рыб, которые в последние десятилетия подвергались интенсивному промыслу. Эти изменения оказались очень похожи на уже знакомый нам эволюционный ответ гуппи на появление хищника: у совершенно неродственных друг другу видов в самых разных регионах Мирового океана быстро сокращались сроки достижения зрелости и средние размеры взрослой особи. Изменения были настолько велики, что, например, значительная часть популяции североатлантической трески спустилась вниз на одну ступеньку пищевой пирамиды — то есть из хищников, питающихся более мелкой рыбой, превратились в поедателей планктонных рачков и прочей морской мелочи (став тем самым конкурентами своей прежней добычи). Десятилетием позже уже другая группа ученых сравнила эти данные с показателями близких, но не являющихся объектами промышленного лова видов рыб, — и удостоверилась, что с ними в те же годы не происходило ничего похожего.

Аналогичные данные были получены и для сухопутных животных, интенсивно добываемых человеком. А в 2010 году канадский зоолог Андре Дероше, измерив параметры крыльев у 851 экземпляра мелких певчих птиц (представлявших 22 разных вида), добытых в разные годы в лесных районах провинции Квебек, показал, что со временем у птичек менялась форма крыла — оно становилось острее. При этом совсем рядом, в штатах Восточного побережья США, в последние десятилетия ХХ века этот процесс шел в обратную сторону — концы крыльев мелких птиц приобретали более сглаженную форму. Наиболее бросающееся в глаза различие между этими регионами заключалось в том, что в Квебеке велись и ведутся масштабные вырубки хвойных лесов, в то время как в Новой Англии в последние десятилетия идет интенсивное лесовосстановление — отдельные лесные островки смыкаются в крупные массивы. Между тем морфологам и биомеханикам давно известно, что при обитании в кронах деревьев, где полет не может быть ни далеким, ни слишком быстрым, зато требуется высокая маневренность, птицам выгоднее иметь относительно короткие крылья с широкими концами. Жителям же открытых пространств, летающим далеко и быстро, полезнее удлиненные и заостренные крылья.

Конечно, придирчивый читатель может сказать, что изменение размера промысловых рыб и формы крыльев певчих птиц — не совсем чистый пример природных селективных процессов, поскольку фактором отбора тут выступал человек (пусть и ненамеренно и даже вопреки собственным интересам). Но и без человеческого вмешательства в природе оказывается достаточно факторов, избирательно влияющих на выживание и размножение тех или иных живых существ. Особенно много работ, где обнаруживалась эта селективность, стало выходить в самые последние десятилетия, когда у исследователей появилась возможность не просто фиксировать поведение животных при помощи киносъемки или видеозаписи, а поставить крошечную, но качественную и надежную автоматическую видеокамеру буквально под каждым кустом. Не меньшую роль сыграло и развитие технологии секвенирования ДНК, позволяющей, в частности, однозначно определить родственные связи особей в популяции и генетический вклад каждой из них в следующее поколение.

Используя эти методы, британские и испанские биологи обнаружили, например, что у полевых сверчков крупные самцы оставляют достоверно больше доживающих до «совершеннолетия» потомков, а среди мелких самцов успешнее размножаются те, что громче и дольше поют. Ничего сенсационного в этом, конечно, нет[39] — так оно и предполагалось всеми теоретиками едва ли не со времен Дарвина. Но теперь это уже не теоретические рассуждения, а твердо установленный факт.

Вообще, надо сказать, именно половой отбор оказался наиболее удобен для прямого изучения — возможно, потому, что он часто идет по заметным, хорошо различимым признакам.

Да и оценить его эффективность можно значительно быстрее, чем «классического» отбора на выживание: не надо наблюдать за носителями разных признаков всю их жизнь, чтобы выяснить, у кого она окажется длиннее, — достаточно сравнить число потомков, оставленных ими после первого же сезона размножения (а то и вовсе число успешно завершившихся ухаживаний). Между тем еще полвека назад в литературе, посвященной эволюционным процессам, о половом отборе почти не вспоминали, да и теперь некоторые биологи старой школы недолюбливают это понятие. Главная их претензия — половым отбором можно объяснить что угодно. Допустим, у какого-нибудь вида некий признак никак не поддается дарвинистскому истолкованию: он требует затраты ресурсов, делает своего обладателя более уязвимым для хищников и т. д. и т. п., а пользы от него решительно никакой. При этом признак из популяции не исчезает, переходит из поколения в поколение, порой даже увеличивает частоту и выраженность. Казалось бы, наглядное опровержение теории Дарвина? Ничуть не бывало — всегда можно сказать, что этот признак развился под действием полового отбора! А почему особи данного вида испытывают странное влечение к явно дисгармоничным формам — так кто ж их знает?

Доля правды в таком отношении, несомненно, есть: слова «половой отбор» слишком часто выглядят фиговым листком, прикрывающим неспособность автора той или иной работы дать сколько-нибудь правдоподобное объяснение обсуждаемым фактам (либо примирить эти факты с какой-нибудь милой его сердцу теорией). Но все же в нарисованной картине краски явно сгущены. Во-первых, половым отбором обычно объясняют явно бесполезные или гипертрофированные признаки, присущие только одному полу (чаще всего самцам). В самом деле, очень трудно представить себе, что критерии сексуальной привлекательности окажутся одинаковыми у обоих полов одного вида животных — так ведь недолго доиграться и до утраты сигнальных признаков пола[40]! (Не говоря уж о том, что объяснять что-то «половым отбором» можно только для животных с активным и достаточно сложным брачным поведением — попытка объяснить таким образом яркую окраску лишайника или необычную форму паразитического червя в лучшем случае будет воспринята как шутка.) А во-вторых, сегодня подобные чисто теоретические объяснения могут считаться достаточными разве что при попытках реконструировать происхождение чего-нибудь, эволюция чего не оставляет материальных следов, — например, прямохождения или человеческого языка. В тех же случаях, когда речь идет о современности, предположения о роли полового отбора принято подтверждать фактами — именно потому, что в наши дни такие предположения поддаются проверке. В результате мы сегодня знаем, что огромный хвост самцов длиннохвостой вдовушки, кожные выросты-«усы» на верхней губе самцов диких родичей аквариумной рыбки моллинезии и ряд других гротескных (на взгляд человека) структур, включая знаменитый хвост павлина, действительно имеют значение для успеха их обладателей у противоположного пола. Это уже не домыслы изворотливых теоретиков, а экспериментальный факт.

О половом отборе, о том, как причудливо он связан с отбором естественным, о теоретических моделях, которыми исследователи пытаются описать и объяснить этот круг явлений, и о той путанице, которая порой при этом возникает, мы будем специально говорить в главе 3. Здесь мы коснулись этой темы лишь как примера селективных процессов, постоянно происходящих в природе.

Разумеется, помимо представлений противоположного пола о красоте, на живые существа действуют и другие факторы — и столь же избирательно. И в некоторых случаях эту избирательность удается показать наглядно. Несколько таких случаев мы уже упомянули выше; к ним можно добавить неоднократно показанную в экспериментах действенность маскировочной окраски — от знаменитых опытов Алессандро Чеснолы, показавшего еще в начале ХХ века, что насекомые, окрашенные в тот же цвет, что и растения, на которых они находятся, имеют куда больше шансов избежать птичьего клюва, чем особи того же вида, чья окраска отличается от фона, и до недавней работы шотландских исследователей, продемонстрировавших парадоксальный факт: эффективность маскировки жертв основана на способности хищника обучаться различению съедобных и несъедобных предметов, т. е. на приспособительном поведении самого хищника. Столь же неоспоримо показано, что носители разных версий некоторых генов сильно различаются по восприимчивости к тем или иным инфекционным болезням и другим важным для их выживания факторам.

Примеры такого рода можно приводить и дальше, но их механическое перечисление уже не даст нам ничего нового. Куда интереснее посмотреть на некоторые нетривиальные подробности, обнаруженные в работах по изучению естественного отбора в природе.

Известно, что любому живому существу постоянно приходится искать компромисс между противоречивыми требованиями окружающей среды — в частности, между нуждами размножения и самосохранения. Слишком страстные сексуальные устремления, слишком большой вклад в потомство, раннее созревание, минимизация резервов организма и т. д. неизбежно влекут увеличение рисков — быть замеченным и съеденным хищником, не пережить неблагоприятный сезон и т. д. И наоборот: особь с неброской внешностью, неактивная в поисках партнера, легко прерывающая брачные ритуалы при малейшей угрозе, долго растущая и накапливающая запасы, прежде чем вступить в размножение, проживет, скорее всего, дольше других, но рискует не оставить потомков. Значит, надо выбирать какую-то промежуточную стратегию, а при изменении обстановки (например, резком возрастании угрозы нападения хищников) — смещать ее в ту или иную сторону. Такие же компромиссы приходится, согласно современным эволюционным моделям, искать и виду в целом.

Так вот, российский этолог Владимир Фридман, комментируя результаты опытов с тринидадскими гуппи, обратил внимание на то, что в этом смысле изменения в индивидуальном поведении рыбок и эволюционные изменения в популяции пошли в разных и до некоторой степени противоположных направлениях. В популяциях, столкнувшихся с внезапным появлением хищников, гуппи (особенно самцы) стали осторожными, пугливыми, расходовали гораздо меньше времени и сил на ухаживания и всегда готовы были их прервать — то есть отдавали приоритет личной безопасности перед размножением. А в ряду поколений изменения шли в сторону мелких, быстро созревающих, сексуально активных особей — т. е. в сторону роста «вложений» в размножение за счет уменьшения «вложений» в собственный рост и безопасность.

Это означает, что наблюдаемые сдвиги — не результат суммирования индивидуальных адаптивных изменений, а именно эволюционный процесс, протекающий независимо от намерений и устремлений членов эволюционирующей популяции и даже порой вопреки им. Помимо всего прочего, это показывает наивность эволюционных концепций, пытающихся как-то увязать механизмы эволюции с «желаниями», «стремлениями», «волевым порывом» и прочими субъективными мотивами индивидуумов[41], включая и пресловутое ламарковское «упражнение или неупражнение органов» (см. главу «Август Вейсман против векового опыта человечества»). Да, живые организмы могут приспосабливаться к изменениям среды как на индивидуальном уровне — изменяя свою физиологию и/или поведение, — так и в ряду поколений. Да, реакции индивидуумов могут совпадать (и чаще совпадают) по направлению с эволюцией популяции как целого. Но это не более чем совпадение: такие реакции развиваются независимо друг от друга и могут проходить в разных направлениях. Внутренняя связь между ними — примерно того же порядка, что между разогревом-остыванием печки в доме и сменой времен года.

В 2014 году относительную независимость индивидуального приспособительного поведения и адаптивной эволюции подтвердили зоологи из Университета Монтаны — совсем другим образом и на другом объекте. Они изучали поведение американских беляков. Эти зайцы, как и их «тезки» из Старого Света, обитают в местах, где зимой подолгу лежит снег, и дважды в год меняют окраску: весной — с белой на серовато-бурую, осенью — наоборот. Линьки беляков довольно точно приурочены к средним за много лет срокам установления снежного покрова и схода снега в данной местности. Но год на год не приходится, да и преобладающий цвет пейзажа меняется не в одночасье — особенно весной, когда уцелевшие сугробы перемежаются проталинами. Понятно, что белый заяц на бесснежном участке леса заметен издали даже в густом кустарнике, равно как и бурый заяц на снегу: маскирующая окраска превращается в демаскирующую. Ученых интересовало, учитывают ли сами косые соответствие цвета своей шубки цвету окружающей местности. Например, в период чересполосицы зайцы в белой зимней шерсти могли бы больше времени (хотя бы того, когда они сидят неподвижно) проводить на снегу, а зайцы в «летней форме» — на проталинах. Или когда цвет шубки совсем не соответствует цвету пейзажа (скажем, заяц уже перелинял на зиму, а снега все нет и нет), они могли бы сократить активность (хотя бы дневную) и больше времени проводить в естественных укрытиях.

Проведенные исследования показали, что ничего этого беляки не делают: бурые и белые зайцы одинаково предпочитают сидеть на проталинах (видимо, просто потому, что там теплее), а их активность и привязанность к убежищам никак не зависят от соответствия или несоответствия их окраски преобладающему цвету. При этом дополнительные исследования подтвердили, что сомневаться в полезности покровительственной окраски не приходится: там, где глобальное изменение климата сдвинуло сроки выпадения и схода снега, время линьки начинает сдвигаться в ту же сторону. Т. е. естественный отбор действует независимо от того, пытаются ли сами животные индивидуально приспособиться к меняющимся условиям или (как в данном случае) нет.

В опытах с тринидадскими гуппи (к которым мы еще не раз вернемся в этой книге) была показана и еще одна важная вещь: результат селективных процессов может оказаться контринтуитивным, нелинейным, и о нем нельзя судить по первым видимым сдвигам. Еще ярче этот эффект проявился в другой замечательной работе, также посвященной изучению естественного отбора и по общей схеме очень сходной с тринидадскими исследованиями.

Авторами ее были биологи из Гарвардского университета и Калифорнийского университета в Дэвисе во главе с профессором Джонатаном Лозосом, а объектом — ящерицы Anolis sagrei. Эти рептилии обычно обитают на земле, но нередко забираются и на деревья. Группа Лозоса выпустила на шести маленьких островках Багамского архипелага, где жили анолисы, хищных игуан Leiocephalus carinatus, охотящихся на анолисов. Шесть других островков, на которых у анолисов не было наземных врагов, служили контролем.

Через полгода численность анолисов на островах с хищниками упала вдвое, а у выживших средняя длина лап заметно увеличилась по сравнению с исходной. Еще через полгода анолисы на этих островах встречались только на деревьях, а их лапы стали в среднем короче, чем до начала эксперимента. (Считается, что длинные лапы позволяют быстрее бегать по земле, а короткие более удобны для жизни на деревьях.) При этом на островах, где хищников не было, ни численность, ни пропорции анолисов не претерпели никаких изменений.

Судя по крайне сжатым срокам изменений, первую фазу можно назвать эволюцией только условно: хищники просто переловили половину популяции раньше, чем она успела найти эволюционный ответ на их появление. «Удлинение» лап здесь — эффект не эволюционный, а чисто статистический: если из корзины с сотней яблок разной величины убрать полсотни самых мелких, средний размер яблок в корзине заметно увеличится, хотя ни один конкретный фрукт не станет больше. Однако этот эффект показывает, что игуаны ловили в основном коротконогих анолисов, т. е. действовали именно селективно (избирательно) — хотя на земле эти хищники способны поймать даже самого длинноногого анолиса.

Гораздо интереснее последующее укорочение ног. Его уже нельзя объяснить простым «выеданием самых длинноногих»: средняя длина лапы упала ниже исходного уровня, чего никак не могло получиться в результате механического изъятия сначала всех коротконогих, а затем всех длинноногих — от популяции бы просто ничего не осталось. Значит, в новых поколениях анолисов длина лап уменьшилась за счет последовательного отбора, сумевшего на базе имеющегося генетического разнообразия не только вернуть этот показатель к исходному значению, но и продвинуть его в противоположную сторону. (Через несколько лет группа, возглавляемая одним из соавторов Лозоса — Томасом Шёнером, — показала, что лапы у анолисов, живущих на островах с хищниками, стали еще короче; при этом анолисам оказалась доступной значительно бóльшая часть кроны, чем через год после вселения хищников.) Заметим, что изменения коснулись не только строения, но и поведения анолисов — именно их переход к древесному образу жизни сделал коротконогость выгодной[42].

В этой красивой работе заслуживает внимания еще одно обстоятельство — то, что именно такой двухфазный ответ (первоначальное удлинение лап с последующим их укорочением при переходе к древесному образу жизни) предсказывали предварительные расчеты на компьютерной модели. Таким образом, распространенное мнение, что «теория Дарвина может все объяснить, но не способна ничего предсказать», мягко говоря, не вполне верно.

В наше время научная литература по селективным процессам в природе поистине необъятна. Однако и сегодня в некоторых сочинениях (как правило, не собственно биологов, а представителей смежных специальностей — в частности, историков биологии, а то и просто мыслителей широкого профиля) можно прочитать, что идея естественного отбора остается чистым умозрением, не подкрепленным (или недостаточно подкрепленным) фактами. В некоторых случаях это превращается уже в чисто словесную эквилибристику — когда утверждается, например, что отбор существует «как наглядная реальность», но не «как фактор эволюции» (не спрашивайте меня, что это значит). Другие критики полагают, что примеры конкретных селективных процессов, о которых шла речь выше, — это капля в необозримом океане биологических явлений, и то, что некоторые из этих явлений хорошо объясняются дарвиновскими механизмами, еще не означает, что этими механизмами можно объяснить и все остальные случаи. Интересно, что эти авторы любят ставить в пример дарвинистам физику — в ней, мол, соотношение эмпирических знаний и их теоретических объяснений близко к идеальному, и биологам следует стремиться к такому соотношению, а не утверждать, что теория, подтвержденная для нескольких случаев, справедлива и для несчетного множества остальных.

Между тем в момент рождения ньютоновой механики телá, движения которых она описывала, можно было пересчитать буквально по пальцам: планеты (коих на тот момент было известно шесть), Луна и, возможно, наиболее крупные спутники других планет. К подавляющему большинству известных тогда движущихся тел (живым существам) она была вовсе неприложима, в отношении других (лодка, корабль, выстреленное ядро и т. д.) давала лишь некоторые частные результаты. Даже свой парадный пример — маятник — ньютонова механика описывала с изрядными допущениями, и это описание хорошо совпадало с эмпирическими данными лишь для небольших углов отклонения и короткого времени наблюдения. Тем не менее ее довольно скоро признали образцом научной теории и больше двухсот лет никто не сомневался, что она справедлива для всех тел и всех движений (пока не были обнаружены факты, прямо противоречащие ей[43]). И такое отношение к ней проистекало не из какого-то особого авторитета Ньютона, а из понимания, что в большинстве случаев измерить все силы, действующие на движущиеся тела, технически невозможно. Почему же к эволюционной теории подходят с иными мерками — хотя на ее объекты действует гораздо больше факторов в гораздо более сложных и разнообразных сочетаниях?

Наконец, чаще всего позиция критиков примерно такова: «Ну да, допустим, ваш отбор может обеспечить распространение уже имеющегося приспособления, определяемого обычно одним геном. Но никто никогда не видел, чтобы он создал новую форму живых существ, чье строение тела по многим признакам отличается от их предков».

Как легко видеть из приведенных примеров, это, мягко говоря, не совсем так: действие отбора продемонстрировано не только на простых признаках, жестко определяемых единственным геном, но и на сложных полигенных признаках[44] — таких, как рост, скорость развития и полового созревания, пропорции тела и поведение. Тем не менее некоторая доля истины в этих утверждениях есть. Можно спорить о том, достаточно ли оснований считать возникшие в эволюционных экспериментах формы видами, но возникновение таксонов[45] более высокого ранга (родов, семейств и т. д.) под действием отбора действительно до сих пор никто не видел.

Точно так же, как никто не видел превращения известковых останков морских планктонных организмов в мел и далее в известняк и мрамор. Как никто не видел рождения звезд и планет из холодных скоплений космического газа и пыли (в лучшем случае у нас есть только «мгновенные снимки», которые мы интерпретируем как этапы этого процесса — но такие «снимки» у нас есть и для эволюционных процессов). Как никто не видел формирования алмазов в глубине земной мантии (искусственные алмазы не в счет — выводить искусственным отбором сорта и породы живых существ мы тоже умеем, но критиков дарвинизма это не убеждает). Как никто не видел появления новой идеи или образа в мозгу человека — в том числе и в своем собственном. В нашем мире есть много процессов, непосредственное наблюдение которых, мягко говоря, затруднительно — мы имеем дело только с их результатами. В таких случаях у науки остается один путь: строить теоретические модели таких процессов, делать из них выводы и сравнивать их с тем, что доступно наблюдению. Если моделей несколько, нужно выбирать ту, выводы которой лучше всего согласуются с наблюдениями, которая объясняет возможно бóльшую часть наблюдаемых явлений и не делает явно неверных предсказаний. Даже если она может объяснить далеко не всё.

Прошу прощения у читателей за эти азбучные истины научной методологии. Глянем теперь на вопрос о применимости дарвинизма к эволюции крупных (надвидовых) групп организмов с учетом сказанного.

Возможность соотнесения наших знаний об элементарных механизмах эволюции с крупными эволюционными событиями — действительно большая и серьезная проблема, и мы будем специально обсуждать ее в главе 15. Но видеть в ней довод против дарвинизма (или хотя бы против его безраздельного господства в эволюционной биологии) можно было бы лишь в том случае, если бы у нас была какая-то другая теория, предлагающая иной, недарвиновский механизм крупных эволюционных изменений. Тогда можно было бы сравнить, какая из этих теорий лучше объясняет имеющиеся факты.

О соперниках теории естественного отбора и их исторических судьбах мы будем подробно говорить во второй части книги. Здесь же скажем вкратце: те направления эволюционной мысли, которые в разное время выдвигались на роль альтернативы дарвинизму, — это не более слабые теории. Строго говоря, это вообще не теории. Это в лучшем случае «ТЗ[46] на теории», которые предстоит когда-нибудь создать. Сочинения их сторонников состоят в основном из коллекций различных фактов и попыток убедить читателя, что в рассматриваемых случаях дарвинистские объяснения не работают. Можно спорить о том, насколько справедливо это утверждение в каждом конкретном случае, но нельзя не заметить, что авторы никогда не предлагают никаких иных объяснений — кроме самых общих слов о пока еще не открытых наукой «законах» и «механизмах».

Здесь нужно сказать несколько слов на тему, без которой не обходится ни одно изложение теории эволюции — от школьного учебника до фундаментальных пособий для будущих специалистов. Тема эта называется «Творческая роль естественного отбора». И, как показывает практика, воспринимается большинством изучающих ее удивительно плохо.

Однажды я за какой-то надобностью набрал в «Яндексе» слово «мутация». И на первом же сайте, где оно употреблялось не в переносном смысле, прочел: «Творческие способности суть генетическая мутация… 50 тысяч лет назад в мозге человека произошло резкое изменение, что в итоге привело к возникновению у него способности создавать нечто оригинальное — ради самой оригинальности». Так вполне серьезный научно-популярный сайт представлял процесс становления не более не менее как человеческого интеллекта. Слово «отбор» в статье не упоминалось вовсе, но нетрудно догадаться, что за отбором было оставлено разве что распространение в популяции случайно возникшего гениального новшества. Бедного «демона Дарвина» в который раз разжаловали из главных конструкторов в дистрибьюторы!

Конечно, это случай крайний — мутациям здесь приписана сверхъестественная способность создавать из ничего сложнейшую психическую функцию, требующую согласованной работы множества отделов и участков мозга. Отсюда уже недалеко до героев цикла рассказов американского фантаста Генри Каттнера — семейки Хогбенов, обретших благодаря мутациям множество чудесных умений, дававших им почти божественное всемогущество. Однако в научной среде до сих пор время от времени обсуждается (правда, в последние десятилетия — в основном кулуарно) идея системных макромутаций, восходящая к «перспективным монстрам» немецкого (впоследствии американского) генетика Рихарда Гольдшмидта. Согласно этой концепции, крупные эволюционные события (становление больших систематических групп, прогрессивное усложнение организации и т. п.) происходят благодаря мутациям, затрагивающим сразу множество признаков и функций организма, разом превращающим его в существо принципиально иной природы.

Такие мутации в самом деле возможны — это изменения в генах, управляющих процессом эмбрионального развития, причем на самых ранних его этапах. Например, нарушив баланс синтеза и инактивации одного-единственного сигнального белка, регулирующего формирование различных структур эмбриона, можно получить вместо человеческого младенца покрытый кожей бесформенный комок живой плоти, не имеющий никаких органов, кроме пупочного канатика, кусочка кишечника и рудиментарного позвоночника. Или, если вывести из строя другой ген, включающийся на более поздних стадиях, вместо обычного поросенка родится существо с двумя пятачками, двумя пастями и тремя глазами. Понятно, однако, что чем сильнее та или иная мутация меняет облик своего обладателя — тем меньше вероятность, что эти изменения приведут к появлению чего-то более совершенного или хотя бы по-своему гармоничного. И если подавляющее большинство обычных, «несистемных» мутаций оказываются вредными или в лучшем случае нейтральными, то можно себе представить, с какой вероятностью может оказаться полезной морфогенетическая катастрофа. Впрочем, даже если бы такое чудо и произошло, у «перспективного монстра» (если он принадлежит к раздельнополому виду) встала бы непростая проблема найти себе брачного партнера.

Остается добавить, что во всех без исключения случаях, когда палеонтологам удавалось более-менее детально проследить становление той или иной группы в истории (а в последние десятилетия это происходит все чаще), никаких «перспективных монстров» в их родословных обнаружить не удавалось[47]. Так что можно лишь подивиться живучести теории, которая продолжает жить в ученых умах, не подкрепляя свои силы ни логическими, ни фактическими аргументами. Так, например, еще в 1990-х — 2000-х годах такие авторитетные исследователи, как Дерек Бикертон и Тимоти Кроу, объясняли глоттогенез, т. е. возникновение человеческого языка: «у кого-то из предков человека появилась генетическая мутация, в результате которой он обрел языковую способность». При этом сторонники такой точки зрения вполне осознавали, что эта единственная мутация должна была (вполне в духе Гольдшмидта) одновременно сформировать речевой аппарат, изменить формы черепа, перестроить мозг, сформировав в нем способность как к распознаванию чужой речи, так и к построению собственной, — и все эти изменения должны быть строго согласованы друг с другом![48]

Но и те, кто понимает, что любая сколько-нибудь сложная структура не могла возникнуть в результате единственной мутации, все равно видят творческое начало эволюции именно в генетических опечатках. Логика их рассуждений на первый взгляд безупречна: отбор не может действовать на то, чего нет. Значит, сколько бы элементарных преобразований нам ни потребовалось, все они все равно возникают как результат мутаций и только затем подвергаются действию отбора. Следовательно, мутации и создают все живые формы, а отбор только отсекает все лишнее.

Но позвольте, кто же тогда автор знаменитой статуи «Давид»? По этой логике им никак не может считаться Микеланджело Буонарроти — ведь он за всю жизнь не создал ни единого кусочка мрамора и, по его собственному признанию, только отсекал все лишнее! А все, из чего состоит «Давид», создали фораминиферы — морские раковинные амебы, чьи бесчисленные домики, спрессовавшись под тяжестью земных пластов, образовали каррарский мрамор. Авторы скульптурного шедевра — одноклеточные?!

Разумеется, эта аналогия (как и любая аналогия) неточна. Еще не прикоснувшись резцом к глыбе мрамора, скульптор уже видит внутренним взором прекрасную статую, которая получится после отсечения от этой глыбы «всего лишнего». У естественного отбора нет никакого внутреннего взора, нет плана или идеала, он не стремится ни к какой наперед намеченной цели и знать не знает, что у него получится из той или иной «заготовки».

И тем не менее именно естественный отбор — единственный конструктивный фактор эволюции: без него все остальные «слагаемые» эволюционного процесса не способны не только создать что-то принципиально новое, но даже воспроизвести то, что однажды было создано отбором. Вспомним феномен псевдо-генов: несколько обратных мутаций (каждая из которых вполне возможна и время от времени происходит) — и организм получил бы ген, который когда-то у него уже был. Но ни одна из требуемых мутаций не приносит пользы без остальных — и отбор не включается. А без него псевдоген обречен на дальнейшую деградацию — мутации никогда не вернут ему утерянный смысл.

Псевдогены — только одно из проявлений общего принципа необратимости эволюции: любое существо, возвращаясь к образу жизни своих эволюционных предков, не восстанавливает имевшиеся у них приспособления, а создает новые. Во всех классах вышедших на сушу позвоночных есть или были формы, вернувшиеся к жизни в воде, — но никто из них не восстановил у себя жабры[49]. Многие птицы независимо друг от друга отказались от полета — но никто не вернулся к четвероногому передвижению, не отрастил на передних конечностях пальцы.

Принцип необратимости эволюции был сформулирован бельгийским палеонтологом Луи Долло еще в 1893 году, но только сейчас мы начинаем понимать причины этой необратимости.

Главная из них — это то, что невозможно отыскать такой «путь назад», на котором каждый шаг мог бы быть поддержан естественным отбором[50].

Возможно, представить себе причины необратимости эволюции будет проще, если посмотреть на расположение букв на клавиатуре вашего компьютера. Вероятно, многие из читателей хоть раз задавались вопросом, почему буквы на ней расположены не по алфавиту, а в таком странном порядке? Дело в том, что первые пишущие машинки, появившиеся в последней трети XIX века, были механически весьма несовершенными и не поспевали за движениями натренированных машинисток: при слишком быстром нажатии двух соседних клавиш их рычажки заклинивали друг друга. В попытках хотя бы минимизировать этот эффект конструкторы искали такое расположение букв, чтобы буквы, чаще всего соседствующие в текстах, оказались далеко друг от друга на клавиатуре. Те раскладки, которые лучше всего соответствовали этому условию — QWERTY для латинского алфавита и ЙЦУКЕН для кириллицы, — и стали в итоге стандартными. Потом машинки стали совершеннее, и рычажки на них сцеплялись уже не так часто, затем возникли электрические машинки, на которых этого не случалось почти никогда, и наконец люди стали печатать на компьютерах, где никаких рычажков уже не было вовсе. Однако на самых современных компьютерных клавиатурах остаются те же раскладки, которые были разработаны для пишущих машинок полуторавековой давности — поскольку слишком трудно было бы переучить сотни миллионов людей на какое-то другое расположение букв.

Можно возразить: мутации ничего не могут сделать без отбора, но ведь и отбор бессилен без мутаций (точнее, без создаваемого ими генетического разнообразия) — вспомним опыты Иогансена. Это верно, но такая «симметрия бессилия» оставляет в тени одно важное различие между этими факторами:

в отличие от мутаций отбор — фактор неслучайный и направленный. Впрочем, как мы уже знаем, в реальных геномах реальных организмов мутации происходят постоянно, так что ситуацию «отбор без мутаций» можно рассматривать лишь для отдельных признаков на протяжении недолгого (в эволюционных масштабах) времени. А в главе 2 мы увидим, что ход и темпы эволюции практически не зависят от интенсивности мутационного процесса.

И все же ставить знак равенства между понятиями «эволюция» и «естественный отбор» (как это часто делается не только в научно-популярных текстах, но даже в статьях и книгах профессиональных биологов) все-таки нельзя. Естественный отбор происходит всегда и везде, где есть живые существа или вообще какие-либо самовоспроизводящиеся структуры. Но не везде и не всегда результатом его неустанной работы становится эволюция, т. е. направленное и закономерное изменение признаков этих существ.

«Вот вы говорите, что человек произошел от обезьяны. А почему же тогда сейчас обезьяны в людей не превращаются?» Этот вопрос вот уже полтора столетия снова и снова задают эволюционистам некоторые наивные люди. Нетрудно убедиться, что ими движет не поиск истины, не благородное сомнение, а исключительно жгучее нежелание признавать себя потомками обезьян. Ведь никто же из них не спрашивает, почему на елках не расцветают цветы (если, как говорят те же ученые, цветковые растения произошли от голосеменных), почему ящерицы не становятся птицами и землеройками или, на худой конец, почему бурые медведи прямо на глазах не превращаются в белых.

Но давайте отнесемся ко всем этим вопросам не как к подначке и провокации, а всерьез. В самом деле, почему мы не видим, как одни виды превращаются в другие? Если, как мы убедились выше, все факторы эволюции — наследственные изменения, борьба за существование, естественный отбор — действуют постоянно и непрерывно, если их действие не прекращается ни на минуту — почему же знакомые нам формы жизни остаются удивительно стабильными? Почему в наших лесах растут все те же березы и елки, рябины и дубы, про которые поется в песнях, сложенных нашими предками, а если и попадется где-нибудь в городском парке неведомое дерево, так можно не сомневаться, что это не результат эволюции, а гость из далеких краев? Почему каждую весну к нам прилетают все те же скворцы и жаворонки, ласточки и соловьи?

«Ну, это-то понятно, — скажет почти всякий, кто помнит, что ему в школе говорили об эволюции. — Эволюционные изменения происходят очень медленно, необходимое для них время несопоставимо со сроками человеческой жизни. Ничего удивительного, что мы их не замечаем».

Такое объяснение кажется убедительным, но оно содержит далеко не всю правду. Как мы уже видели в главе «Отбор в натуре», эволюционные изменения — причем не только выявляемые специальными измерениями, но и вполне наглядные и очевидные — могут происходить довольно быстро, за время жизни всего нескольких поколений эволюционирующей популяции, что в привычных нам понятиях может составлять считаные годы. С другой стороны, речь идет не только о том, что мы можем наблюдать сами или даже о чем можем узнать из исторических источников.

Едва ли не каждое лето по блогам (а иногда и по средствам массовой информации) прокатывается волна паники: то тут, то там перепуганные дачники и прочие отдыхающие находят каких-то не то мутантов, не то пришельцев — странных, ни на кого не похожих тварей. Людей пугает не только экзотический внешний вид этих «монстров» — причудливой формы панцирь, членистое тело, множество ног и несколько хвостов, — но и то, что они возникают словно бы ниоткуда, заводясь в обычных лужах, остающихся после летних ливней. На самом деле речь идет о совершенно безобидном существе — щитне, примитивном пресноводном ракообразном. Никакой тайны в их появлении в лужах нет: заполнение лужи водой запускает развитие дремлющих в грунте яиц щитней. Вышедшие из них личинки стремительно развиваются, превращаются во взрослых рачков, снова откладывают яйца… и погибают, когда лужа пересыхает или (если им повезет дожить до осени) замерзает. Такой образ жизни избавляет щитня от хищников и конкурентов, но спокойным его не назовешь. Однако в такой нестабильной среде щитни ухитрились просуществовать практически без изменений более 200 млн лет — с раннего мезозоя до наших дней. При этом ископаемые останки самого древнего из известных щитней неотличимы от соответствующих структур одного из современных видов. Миновали две геологические эры, биосферу планеты сотрясло немало великих и грозных событий, возникли, процвели и сгинули динозавры, в небе птицы сменили крылатых ящеров, сушу покрыл ковер бесконечно разнообразных цветов, пришли и ушли ужасные эндрюсархи с их огромными зубастыми пастями, подпирающие небеса индрикотерии, ходячие пернатые гильотины — фороракосы и диатримы, где-то в самом конце промелькнули мамонты и саблезубые тигры — а выпавший из эволюции рачок жил-поживал в своих ненадежных убежищах, не обращая внимания на всю эту суету и не меняясь ни на йоту. А ведь в его генах, как и в любых других, шли мутации. И борьбу за существование для него никто не отменял (см. главу «Забытый кит») — в луже можно спрятаться от хищников, паразитов и конкурирующих видов, но от геометрической прогрессии размножения не укроет и она. Почему же он не эволюционировал?

Щитень, конечно, случай крайний и исключительный, своего рода рекорд эволюционной неподвижности. Но видов, которые — насколько можно судить по палеонтологическим данным — не претерпели никаких изменений за последние миллион-другой лет, можно насчитать не так уж мало. Что же — на них не действует естественный отбор?

Давайте вспомним один из самых первых примеров природных селективных процессов, описанных в научной литературе, — воробьев Бампаса. Естественный отбор на них безусловно действовал: он отсекал крайние варианты телосложения (как слишком короткокрылых, так и слишком длиннокрылых), сохраняя среднее и типичное. Понятно, что такой отбор, сколько бы он ни действовал, вряд ли приведет к изменению внешнего облика вида. Скорее наоборот: результатом его длительного действия станет уменьшение разнообразия признаков, «устрожение» видовой нормы и в какой-то мере снижение эволюционного потенциала — способности к изменениям в случае необходимости.

Впрочем, воробьев Бампаса отбирал буран — явление хоть и регулярно происходящее, но все же разовое и экстремальное, так что производимый им отбор вряд ли может быть длительным и стабильным. Однако и самые обычные, постоянные и повседневные условия существования могут обеспечить такой же «отбор без эволюции» — пожалуй, даже вернее, чем природные катастрофы. Скажем, начнешь зацветать раньше — будешь чаще попадать под заморозки, позже — меньше запасов сможешь дать семени. Продлишь сроки беременности — увеличится смертность рожениц, сократишь — чаще будут погибать новорожденные.

Как уже говорилось, такое действие естественного отбора охотно признавали почти все противники теории Дарвина, полагая, что этим роль отбора и ограничивается, что ничего другого он, собственно, делать и не может. Совсем по-иному увидел феномен «отбора без эволюции» выдающийся российский эволюционист Иван Иванович Шмальгаузен. Согласно Шмальгаузену, именно такой отбор (он назвал его стабилизирующим[51]) — главная причина наблюдаемой стабильности видов. Иными словами, всякий остающийся неизменным вид — это не лежачий камень, на который не действуют никакие силы, а зависший в воздухе вертолет, который удерживается на месте непрерывной работой двигателя и лопастей.

Всякое отсутствие эволюции — это на самом деле «нулевая эволюция», своего рода марш на месте, динамическое равновесие противоположно направленных факторов отбора. Если в какой-то момент равновесие сдвинется, если факторы, толкающие вид в какую-то одну сторону, окажутся хоть немного сильнее тех, что противодействуют им, — вид начнет изменяться. Но иногда равновесие сохраняется необычайно долго.

И тогда мы встречаемся с существами вроде щитня или гаттерии — реликтовой новозеландской рептилии, практически не изменившейся за последние 100 миллионов лет: окаменелые останки гаттерий, практически неотличимых от современных, известны из отложений середины мелового периода. При этом, как показывают недавние молекулярно-генетические исследования, скорость фиксации нейтральных мутаций[52] у нее оказалась выше, чем у любого другого изученного на сей предмет позвоночного животного. То есть мутаций за это время произошло предостаточно, но эволюция вида так и не сдвинулась с мертвой точки.

Почему же отбор в одних случаях подолгу удерживает вид на месте, а в других упорно толкает его все дальше и дальше от облика предков? Думаю, многие читатели уже готовы подсказать ответ: в стабильных условиях выгодно оставаться стабильным (по крайней мере, тому, кто к ним достаточно хорошо приспособился) и не искать добра от добра; если же условия меняются, то и обитающим в них живым существам волей-неволей придется меняться. На самом деле, как мы увидим в главе 14, все обстоит несколько сложнее и интереснее. Но в качестве первого приближения такое допущение можно принять.

Итак, мы рассмотрели все предпосылки для эволюции: механизмы наследственности, природу их изменений, борьбу за существование, природные селективные процессы. Осталась вроде бы пара пустяков: во-первых, собрать из этих теоретических деталей правдоподобный и непротиворечивый механизм, способный обеспечить эволюционный процесс, и во-вторых, приложить этот гипотетический механизм к известным нам фактам и посмотреть, насколько он с ними согласуется.

«Так подождите, мы же с этого начали! — запротестует внимательный читатель. — Мутации создают разнообразие наследственных признаков, борьба за существование обнаруживает их неравноценность, отбор приводит к тому, что мутации, приносящие выгоду своим обладателям, по мере смены поколений распространяются все шире и в конце концов становятся нормой. И так — до следующей полезной мутации. Мы убедились, что все это реально существует, — чего же нам еще?!»

Внимательному читателю, возможно, будет лестно узнать, что нарисованная им картинка во всех существенных деталях совпадает с той моделью эволюции, которую немногим более ста лет назад предложил Томас Хант Морган — выдающийся американский ученый, глава прославленной школы классических генетиков и автор исторически первой попытки соединить теорию Дарвина с достижениями генетики. «Генетический дарвинизм» Моргана оказался весьма живучим: примерно так и представляет себе до сих пор эволюцию большинство образованных людей (за исключением, с одной стороны, специалистов, а с другой — идейных противников дарвинизма).

Однако с простыми теоретическими рассуждениями Моргана никак не желали сходиться его же собственные экспериментальные данные. Именно Морган и его ученики впервые сумели оценить частоту возникновения мутаций у живых организмов в естественных условиях. У них получилось, что мутация — событие довольно редкое: одна ошибка приходится примерно на сто тысяч актов копирования гена. (Позднейшие, более совершенные исследования показали, что эта частота может очень сильно различаться для разных генов, организмов, видов и условий жизни, но порядок величины Морган определил верно.) Если учесть, что большинство мутаций вредны или как минимум бесполезны, то выходит, что для самого простенького эволюционного изменения требуется невообразимо долгое время или/и астрономическая численность вида[53].

По-настоящему соединить дарвинизм с генетикой, понять генетические механизмы эволюции оказалось задачей гораздо более трудной, потребовавшей усилий многих ученых и занявшей не одно десятилетие. Первый шаг в этом направлении был сделан только в 1926 году, когда московский энтомолог Сергей Сергеевич Четвериков опубликовал статью «О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики».

Четвериков обратил внимание на то, что большинство привычных нам живых существ диплоидны — имеют двойной набор хромосом и, соответственно, по два экземпляра каждого гена. Вновь возникающие мутации, как правило, рецессивны, то есть при наличии «нормальной» версии гена они внешне не проявляются — но при этом могут быть унаследованы потомками мутанта и даже получить некоторое распространение в популяции. Если так, то природные популяции должны быть насыщены мутантными версиями самых разных генов. За внешним единообразием представителей того или иного вида кроется ошеломляющее генетическое разнообразие, созданное накопленными за всю его предыдущую историю мутациями.

Казалось бы, модель Четверикова только усиливает несоответствие, с которым столкнулся Морган: к времени, необходимому для появления полезной мутации, прибавляется время, необходимое для встречи двух ее носителей, чтобы она могла проявиться в фенотипе. Однако при этом в любой момент в генофонде популяции присутствует огромное число ранее произошедших мутаций, каждая из которых время от времени получает шанс проявиться в фенотипе и поступить на суд естественного отбора. И значит, естественному отбору нет нужды ждать, когда произойдет очередная мутация, — материал для его работы всегда имеется.

Выводы Четверикова немедленно проверили на реальных природных популяциях (прежде всего мушки дрозофилы, генетика которой уже была неплохо изучена), и они полностью подтвердились. Это стало стимулом и отправной точкой для целого ряда исследований — полевых, лабораторных, модельных, — объединенных общим стремлением понять, как поведет себя такая система в длинном ряду поколений — под действием естественного отбора или без него. Понемногу результаты и гипотезы участников этой работы стали складываться в довольно целостную и непротиворечивую картину — что хорошо показал вышедший в 1942 году в Англии итоговый сборник статей. Редактор-составитель сборника Джулиан Хаксли[54] назвал его «Эволюция: современный синтез». С легкой руки сэра Джулиана все это направление эволюционной мысли получило название «синтетическая теория эволюции» (СТЭ), отражающее то, что новая теория стала синтезом классического дарвинизма с генетикой.

С того времени и до наших дней СТЭ безраздельно господствует в науке о биологической эволюции. Разумеется, за эти семь десятилетий она заметно изменилась — стала более развитой, разработанной и изощренной, обросла множеством более частных теорий, понятий и направлений исследования. За это время она выдержала несколько волн критики, пережила (и частично вобрала в себя) ряд альтернативных концепций и сегодня выглядит почти аксиомой. Аббревиатура «СТЭ» сегодня часто употребляется как абсолютный синоним слова «дарвинизм»[55], и многие — в том числе профессиональные биологи — даже не задумываются о возможности существования иных, не-синтетистских представлений об эволюции.

Такое положение СТЭ обязывает нас ознакомиться с нею поподробнее. Конечно, сколько-нибудь полное и корректное изложение ее потребовало бы отдельной книги. Но у нас нет нужды это делать: за последние десятилетия основы СТЭ неоднократно излагались как в учебниках (в том числе школьных), так и в популярной литературе. Образцом такого изложения, на мой взгляд, служит вышеупомянутая книга Б. М. Медникова, которую я вновь с удовольствием рекомендую любознательным читателям (в данном случае особое внимание стоит обратить на главу 4 — «Великий синтез»). Здесь же мы лишь в самых общих чертах напомним, каким видит эта теория процесс биологической эволюции.

Согласно СТЭ, основные эволюционные события разворачиваются в популяции — совокупности существ того или иного вида, населяющих некоторую местность. У каждого такого существа — особи — есть множество генов. Практически каждый ген, как мы помним, существует в нескольких альтернативных вариантах — аллелях. Каждая особь обладает конкретным неповторимым сочетанием аллелей разных генов — генотипом, совокупность генотипов создает генетическое разнообразие популяции. При бесполом размножении генотипы переходят от поколения к поколению без изменений (если не считать относительно редких мутаций), если же есть хоть какая-то форма полового процесса, каждый потомок получает смесь генов двух своих родителей, что постоянно создает все новые и новые генотипы. Но, несмотря на их уникальность, частота каждого отдельного аллеля (его доля среди всех аллелей данного гена) остается в каждом поколении одной и той же. Причем это соотношение (его называют законом Харди — Вайнберга) выполняется тем точнее, чем больше популяция и чем менее избирательно скрещивание особей внутри нее. Но все это возможно только в том случае, если жизненный успех носителей любого аллеля одинаков. Если же это не так, если некоторые аллели обеспечивают своим обладателям бóльшую вероятность выживания или больший успех в размножении, в дело вступает естественный отбор: частота «выгодных» аллелей в популяции начинает расти от поколения к поколению, а частота альтернативных им — падает. Это и есть биологическая эволюция, элементарным событием которой, согласно СТЭ, всегда является изменение генных частот.

Впрочем, эволюция вида как целого не очень интересует СТЭ. В центре ее внимания находится процесс видообразования. В образцовой, наиболее разработанной модели он начинается с ограничения свободы скрещиваний. Действительно, многие виды занимают порой огромную территорию с весьма различными условиями жизни и, следовательно, разным направлением отбора. Например, волки живут от побережья арктических морей до джунглей Индии. Конечно, киплинговский Акела даже теоретически не мог бы встретиться с джек-лондоновским Белым Клыком, но лежащие между ними необозримые пространства населены волчьими стаями, и те из них, что оказываются соседями, более-менее исправно обмениваются генами. И хотя крайние популяции волков заметно различаются (северные волки крупнее и массивнее своих южных соплеменников, у них относительно маленькие уши, более светлая шерсть и т. д.), все они пока что остаются одним видом Canis lupus, единство которого — как и любого другого вида — поддерживает межпопуляционный обмен генами.

Если же некая преграда вдруг делает его невозможным, в тех частях, на которые она разделила вид, отбор может пойти в разных направлениях. Отличия изолированных друг от друга популяций из плавных и статистических[56] со временем превращаются в резкие и однозначные. Теперь даже если разделившая их преграда исчезнет (как растаял ледник, загнавший когда-то теплолюбивую флору и фауну на противоположные края Евразии), они могут «не узнать» друг в друге соплеменников[57]. Более того, зачастую естественный отбор начинает целенаправленно работать против скрещивания между ними: ведь обе вновь возникшие формы приспособлены каждая к своим условиям обитания, а их гибрид почти неизбежно будет уступать обеим в эффективности использования этих условий. Когда этот процесс закончится и скрещивание вновь возникших форм станет в природе биологически невозможным (или превратится в редкую, не имеющую последствий случайность вроде так называемых межняков — изредка рождающихся естественных гибридов тетерева и глухаря), это будет означать, что акт видообразования свершился: исходный вид разделился на два новых. Когда-нибудь они, эволюционируя независимо друг от друга и порождая новые молодые виды, накопят различия, соответствующие уровню разных родов, потом — разных семейств и т. д. Правда, такого никто не видел, но ведь эти процессы должны идти в геологическом масштабе времени, так что прямое наблюдение их просто невозможно. А поддающиеся такой интерпретации палеонтологические данные найдутся всегда.

Описанный выше механизм видообразования, при котором генетическому разделению вида предшествует его пространственное разделение какой-либо непреодолимой преградой, называется аллопатрическим видообразованием. Считалось, что большинство новых видов появляется в природе именно так. В отношении же альтернативного механизма — симпатрического видообразования, при котором обособляющиеся разновидности на протяжении всего процесса разделения продолжают обитать на одной территории, — мнения эволюционистов-синтетистов разделились. Первоначально среди них преобладало мнение Эрнста Майра, согласно которому симпатрическое видообразование невозможно или, во всяком случае, крайне маловероятно. (Хотя еще в 1913 году русский ботаник Николай Цингер показал, что популяции большого погремка[58], растущие на сенокосных лугах, разделяются на две практически нескрещивающиеся формы — одна успевает процвести и дать семена до покоса, другая приступает к этому только после его окончания. Но как первая статья Цингера, так и его небольшая монография о погремке, вышедшая посмертно в 1928 году в Вологде, были изданы только по-русски и остались почти неизвестными западным ученым.) По мере накопления фактов, указывающих на случаи симпатрического видообразования, полемика по этому вопросу обострялась. «Аллопатрическая партия» признала возможность «мгновенного» симпатрического видообразования в случае полиплоидизации (см. главу «Ошибки, которые делают нас»), крупных хромосомных перестроек или межвидовой гибридизации (также часто связанной с полиплоидизацией), но продолжала отрицать возможность того, что популяция, обитающая на одной территории, может разделяться постепенно под действием отбора. Случаи совместного обитания недавно разделившихся видов объясняли вторичным контактом: мол, виды разделились под действием какой-то преграды, а затем она исчезла, и они снова обитают вместе, но уже не опознают друг в друге соплеменников. Затем была выдвинута концепция «смежной симпатрии»: дескать, на территории обитания предковой популяции могли быть разные биотопы — например, участки хвойных лесов перемежались с лиственными, луга — с перелесками и т. д., — и те микропопуляции, которые обитали в этих биотопах, формально жили на одной территории, но фактически в разных средах и почти не контактируя друг с другом. Они-то, мол, и выделились в конце концов в самостоятельные виды. Возможность же «истинно симпатрического» видообразования школа Майра оспаривала до самой смерти ее главы в 2005 году. Да и сейчас в работах некоторых видных эволюционистов (например, профессора Чикагского университета Джерри Койна) симпатрическое видообразование хотя и не отрицается, но рассматривается как явление редкое и нетипичное. Однако вся совокупность известных сегодня фактов говорит скорее о том, что частота симпатрического видообразования как минимум сравнима с частотой аллопатрического.

За время своего господства СТЭ обросла огромным числом неожиданных и нетривиальных фактов, представляющих собой как бы моментальный снимок постулированных ею процессов. В школьные учебники попала всем известная большая синица, которая распространялась на восток Азии, обходя великие азиатские горные системы двумя путями — с севера (через Сибирь) и с юга (через Индию и Индокитай).

В Сибири с ней ничего особенного не случилось, а вот в южной Азии сформировался вполне отчетливый подвид, от которого на востоке континента отпочковался еще один. Восточный подвид легко скрещивается с южным, а тот, в свою очередь, — с исходным евроазиатским. Но в бассейне Амура, где евроазиатские синицы обитают бок о бок с восточными, они уже не узнают друг друга и ведут себя как «хорошие» виды. Такое явление (получившее название «кольцевой вид») известно для целого ряда птиц, причем подвидов-«ступенек» там может быть гораздо больше, чем у синицы — порой более десятка.

Иногда процесс видообразования — или, по крайней мере, его ключевые этапы — удается наблюдать непосредственно. В Евразии, Северной Америке и Северной Африке широко распространен серый сорокопут Lanius excubitor. Птицы, обитающие на Пиренейском полуострове, в Африке и в азиатских пустынях, отличаются от своих северных собратьев некоторыми деталями окраски, телосложения, а также гнездовыми привычками и другими признаками. В ряде мест сорокопуты «северного» и «южного» типов встречаются совместно, и натуралисты XIX века нередко фиксировали образование смешанных пар, успешно выводивших потомство. Поэтому «южный» сорокопут считался не более чем подвидом серого — Lanius excubitor meridionalis. Но на протяжении ХХ века случаи образования смешанных пар наблюдались все реже и к концу его вовсе сошли на нет. Видимо, процесс видообразования, начавшийся, вероятно, некоторое время назад, завершился прямо на наших глазах, и сейчас пустынный сорокопут числится полноправным отдельным видом — Lanius meridionalis.

Подобные феномены (например, существование на одном вулканическом острове 23 видов наземных улиток — точно по числу долин между непреодолимыми для моллюсков сухими и холодными хребтами) трудно объяснить иначе как с точки зрения СТЭ. Никакая другая теория сегодня не способна столь же четко и убедительно объяснить такой широкий круг фактов. Так что господствующее положение СТЭ в современных эволюционных представлениях не только понятно, но и вполне оправданно.

Не лезь в концепцию

Означает ли сказанное, что СТЭ полностью и исчерпывающе объясняет все эволюционные явления и фактов, противоречащих ей (или не вписывающихся в нее, не поддающихся интерпретации в ее понятиях), нет? Судите сами.

Для начала зададим простой вопрос: какие организмы эволюционируют быстрее — крупные или мелкие? Если все дело только в динамике генных частот, то скорость эволюции должна зависеть от исходного разнообразия материала (в конечном счете — от частоты мутаций), жесткости отбора, численности вида и скорости смены поколений. Кроме того, согласно СТЭ, на нее может влиять то, насколько легко у данной группы существ возникают преграды, препятствующие обмену генами между популяциями.

Частота мутаций у разных групп живых организмов может заметно различаться, но не обнаруживает явной зависимости от размера (по крайней мере, в расчете на одно поколение). Жесткость отбора может отличаться очень сильно — на порядки, но если она и зависит от размеров организма, то только в том смысле, что в популяциях мелких существ она может достигать значений, которые в популяциях крупных просто невозможны: скажем, в популяции амурских тигров, насчитывающей всего 400–500 особей, не может выживать одна особь из тысячи родившихся. Так что по этому показателю если у кого-то и есть преимущество, то скорее у мелких организмов. По всем же остальным параметрам преимущества последних и вовсе очевидны: они более многочисленны, легче распадаются на изолированные популяции, и у них быстрее сменяются поколения. По всему выходит, что в среднем они должны изменяться быстрее.

В действительности, однако, все обстоит почти строго наоборот — по крайней мере, у животных и одноклеточных эукариот. Видовой состав слонов и крупных копытных обновляется наполовину примерно за 200 тысяч лет. Для мелких млекопитающих этот период составляет 500 тысяч, для насекомых — 3–7 млн, для одноклеточных диатомовых водорослей — 15 млн лет. Можно спорить, насколько адекватен такой показатель для оценки скорости эволюции и означает ли слово «вид» одно и то же для слонов и диатомей (особенно применительно к ископаемому материалу), но общая закономерность слишком очевидна. И ее нужно как-то объяснять.

Другой пример: согласно теории, дискретность видов — их отграниченность друг от друга и целостность каждого внутри себя — поддерживается постоянным обменом генами внутри вида и невозможностью такого обмена между видами. Строго говоря, с этой точки зрения само понятие вида приложимо только к существам с регулярным половым процессом в той или иной форме. Во всяком случае, у форм, размножающихся исключительно бесполым путем, видовая норма должна быть гораздо менее жесткой, а границы между видами — условными.

Между тем некоторые животные (в том числе и довольно высокоорганизованные) способны существовать как с половым размножением, так и без него. Всем известный серебряный карась образует устойчивые популяции из одних самок, размножающихся партеногенезом (процесс, при котором развитие зародыша протекает точно так же, как и при обычном половом размножении, но без оплодотворения и без участия генов самца). Однако их видовая принадлежность определяется так же легко, как и у представителей того же или близкого вида, живущих в нормальной обоеполой популяции. И никакой особенной тенденции к размытию видовых признаков у таких существ не просматривается. Бесполые и партеногенетические виды остаются дискретными у одноклеточных, жуков-долгоносиков, низших водорослей, папоротников и коловраток (причем для последних это показал не кто иной, как Эрнст Майр — один из главных идеологов СТЭ).

Вид — вообще центральное понятие в синтетистской парадигме, рассматривающей всякую эволюцию как процесс реального или потенциального видообразования. Согласно СТЭ, каждый акт видообразования уникален и в принципе неповторим. Никакой вид не может возникнуть независимо второй раз — даже от той же исходной формы и под действием тех же факторов отбора. Это так же невероятно, как то, что два брата, родившиеся в разные сроки, будут генетически идентичны, как близнецы.

Однако еще в начале 60-х годов советский энтомолог Георгий Шапошников экспериментально изучал процессы видообразования у тлей. Тля — исключительно высокоспециализированный паразит, многие виды тлей способны питаться лишь строго ограниченным набором растений, часто — всего одним видом. Если лишить тлей доступа к «своему» кормовому растению, они умрут — даже сидя на сочном побеге, который с аппетитом сосут их ближайшие родичи.

С помощью некоторых ухищрений и ценой высокой смертности среди подопытных Шапошникову все же удалось заставить тлей, питавшихся на купыре, потреблять другое зонтичное растение — бутень. При этом уже через несколько десятков поколений тли-переселенцы приобретали морфологическое сходство с другим видом тлей, исходно обитавшим на бутене. И самое неожиданное — они утрачивали способность скрещиваться с исходным «купырным» видом, зато могли вступать в брак с «бутеневыми» тлями. Если остальные результаты Шапошникова противоречили скорее духу СТЭ, то преодоление межвидового репродуктивного барьера нарушало уже и букву теории: получалось, что ученый в своих экспериментах независимо воссоздал уже существующий конкретный вид. Это попахивало направленностью эволюции и чуть ли не лысенковскими фантазиями о порождении ржи пшеницей и кукушки — пеночкой.

Опыты Шапошникова получили немалую известность, но долгое время не имели никакого теоретического объяснения[59]. Десятилетиями они рассматривались как своего рода курьез, уникальный случай[60] (тем более что работы эти были выполнены в СССР в те времена, когда хотя Лысенко и не имел уже абсолютной власти над советской биологией, его сторонники все еще численно преобладали в исследовательских учреждениях, и работ, исходивших из его «теорий», в советской научной прессе печаталось немало). Однако много позже зарубежные ученые воспроизвели их на других видах насекомых.

Более того — случаи «повторного видообразования» были обнаружены и в природе. Так, например, на небольших островах Неприступный и Соловей архипелага Тристан-да-Кунья в южной Атлантике живут вьюрки. На каждом из островов встречаются две разновидности этих птиц, хорошо различающиеся по размерам клюва — что и не удивительно, поскольку они питаются семенами разного размера. Большеклювые вьюрки с Неприступного внешне совершенно неотличимы от большеклювых вьюрков с Соловья. То же самое можно сказать и о тонкоклювых птицах с обоих островов. Зоологи нисколько не сомневались, что каждая из этих форм представляет собой единый вид, распространенный на обоих островах. Однако в 2007 году южноафриканские биологи сравнили геномы этих птиц. И оказалось, что большеклювые вьюрки Неприступного генетически гораздо ближе к своим тонкоклювым землякам, чем к большеклювым вьюркам Соловья, а последние, в свою очередь, более близкая родня местным тонкоклювым вьюркам.

Видимо, оба острова были заселены единым предковым видом, который на каждом из них независимо разделился на две формы — каждая из которых удивительно похожа на свой аналог с другого острова.

Но в конце концов, неоднократное возникновение даже чрезвычайно сходных форм на базе одного и того же вида — это еще куда ни шло. В этих случаях отбору приходится иметь дело с одним и тем же исходным материалом — накопленной мутационной изменчивостью (см. начало этой главы). Даже разные, но очень близкие виды теоретически могут породить очень сходные формы — ведь и у них внутривидовое генетическое разнообразие в значительной мере остается общим. Но этими соображениями никак нельзя объяснить широкое распространение параллелизмов и конвергенций[61] в эволюции обширных систематических групп — классов и типов. Между тем палеонтологи все чаще стали замечать: накануне появления больших и славных групп их отдельные признаки возникают независимо в разных, не очень родственных ветвях группы-предка. Например, всем известный и вошедший во все учебники археоптерикс при детальном исследовании оказался вовсе не предком современных птиц, а «конкурирующей моделью» — представителем совсем другой ветви юрских рептилий-архозавров, независимо освоившей полет на перьевых крыльях. Сегодня палеонтологам известно как минимум пять таких эволюционных попыток, и представителям по крайней мере двух ветвей (настоящих птиц и так называемых энанциорнисов, к которым относится и археоптерикс) удалось реально подняться в воздух.

И птицы далеко не уникальны в этом отношении. Когда ученые попытались разобраться, от какой же именно группы триасовых рептилий произошли современные млекопитающие, выяснилось, что различные признаки будущих млекопитающих (специфическое строение слуховых косточек, мягкие губы и т. д.) возникали независимо — хотя и порознь — в шести разных группах зверозубых ящеров (териодонтов). Одна из них, наиболее успешно продвигавшаяся по этому пути, дала начало почти всем современным млекопитающим — как плацентарным, так и сумчатым. От другой до наших дней дожили утконосы и ехидны — странные существа, откладывающие яйца, но выкармливающие детенышей молоком. Еще четыре вымерли полностью — но они существовали довольно долго, более-менее успешно конкурируя с будущими победителями.

Академик Леонид Татаринов, описавший эту «гонку в млекопитающие», назвал ее «параллельной маммализацией териодонтов». Позднее выяснилось, что подобные «-зации» предшествуют появлению на свет очень многих крупных групп животных и растений. Например, те же териодонты принадлежат к ныне полностью вымершей ветви рептилий — синапсидам, предки которых, вероятно, приобрели характерные черты рептилий независимо от предков современных пресмыкающихся. (Вообще, судя по всему, окончательный выход позвоночных на сушу происходил широким фронтом: ключевые черты рептилий независимо приобрели потомки сразу нескольких групп амфибий. И хотя большинство из них впоследствии вымерло, даже нынешние пресмыкающиеся — потомки разных групп земноводных.) Еще раньше, в девонском периоде проходила «тетраподизация» кистеперых рыб — сразу несколько групп этого надотряда начали независимо приобретать признаки четвероногих существ. А в конце периода юрского разные семейства голосеменных растений начали рваться в цветковые. И словно бы навстречу им среди тогдашних насекомых возникали формы, удивительно похожие на будущих опылителей — бабочек. Причем если обычно в гонке за право породить новую перспективную группу соревнуются хоть и не близкие, но все же родственники (все «недоптицы» принадлежат к группе архозавров, все «недомлекопитающие» — к териодонтам, все «недоамфибии» — к кистеперым), то подобия цветковых растений и бабочек возникали в самых разных группах голосеменных и насекомых. В частности, формы, удивительно похожие на бабочек, появились в столь далеких друг от друга отрядах насекомых, как сетчатокрылые и скорпионницы.

Согласно СТЭ, такое если вообще может быть, то только как крайне редкое случайное совпадение. Но всевозможные «-зации» оказались слишком частыми и слишком синхронными, чтобы их можно было списать на чистую случайность.

Разумеется, эти факты не прошли мимо внимания оппонентов дарвинизма, особенно из числа приверженцев номогенеза (см. главу 5) или телеологических эволюционных концепций. Они как будто бы прямо подтверждали, что эволюция (по крайней мере, макроэволюция — формирование и развитие крупных групп) — процесс закономерный и целенаправленный. Проблема, однако, заключалась в том, что ни одна из альтернативных дарвинизму эволюционных теорий не могла ни предложить механизмы, обеспечивающие направленность эволюции, ни хотя бы четко сформулировать ее «закономерности» и «цели». Да и как их сформулируешь, если в одних и тех же группах некоторые виды вступают в очередную «-зацию», а другие меняются совсем в других направлениях — или почти не меняются вообще? Мы говорили, что среди разных «бабочек» мелового периода были представители отрядов сетчатокрылых и скорпионниц. Оба эти отряда существуют и ныне, хотя их разнообразие и экологическая роль довольно скромны. Современных сетчатокрылых читатели, живущие в средней полосе и далекие от биологии, могут знать по златоглазкам — нежным зеленым созданиям с отливающими золотом глазами, которые летними вечерами кружат вокруг лампы, беззвучно трепеща своими четырьмя крыльями. Современных скорпионниц почти наверняка видел всякий дачник — это довольно крупные насекомые с пестрыми крыльями, немного похожие на комаров-долгоножек, но с задранным кверху концом брюшка (за что эти совершенно безобидные существа и получили свое грозное имя). Ни те, ни другие совсем не похожи на настоящих бабочек, на которых так походили их вымершие родичи.

То же самое можно сказать и о кистеперых рыбах — пока несколько групп этого надотряда соревновались за право стать амфибиями, другие (зачастую представители тех же самых семейств) оставались рыбами и в таком состоянии прожили более 300 миллионов лет — естественно, претерпевая собственную эволюцию. В частности, в начале мезозоя часть кистеперых (сформировавшихся как обитатели мелководий и пересыхающих водоемов, преимущественно пресных) ушла в море. Там и сохранился до наших дней единственный современный род кистеперых — знаменитая латимерия: оба современных вида этих рыб обитают в тропических морях, держась в основном на глубинах в сотни метров. Ни предполагаемая «цель» эволюции группы, ни «тенденции» или «закономерности» на большинство видов кистеперых почему-то не подействовали.

«Наши недостатки — продолжение наших достоинств»

А чем параллелизмы не укладываются в ту картину эволюции, которую рисует СТЭ? Мы уже говорили, что в рамках ее представлений всякий акт видообразования — результат взаимодействия множества факторов, большинство из которых (точнее, все, кроме отбора) случайны и ненаправленны. Поэтому один вид не может возникнуть дважды — даже от одной и той же исходной формы и в одних и тех же условиях. К этому следует добавить, что, согласно СТЭ, механизм образования родов, семейств и более высокоранговых таксонов ничем принципиально не отличается от видообразования: род — это потомки одного исходного вида, семейство — потомки одного рода и т. д.

А значит, все, что справедливо для процесса видообразования, справедливо и для эволюции вообще[62]. Иными словами, возникновение каждой крупной группы живых существ — типа, класса и т. д. — должно быть так же уникально и неповторимо, как и видообразование, и каждая такая группа должна быть строго монофилетичной, то есть происходить от одного-единственного конкретного вида. С этой точки зрения всякая конвергенция, то есть независимое приобретение разными группами сходных черт, представляется явлением редким, нетипичным и, как правило, более или менее поверхностным: скажем, передние конечности крота и медведки внешне похожи друг на друга (что обусловлено их практически одинаковой функцией), но анатомически не имеют между собой ничего общего. Независимое же приобретение разными группами нескольких не связанных друг с другом признаков с точки зрения СТЭ равносильно чуду.

И это не единственное допущение, подразумеваемое СТЭ, но редко высказываемое явно при ее изложении и еще реже становящееся предметом критического обсуждения. Возможно, внимательные читатели даже по приведенному выше краткому изложению заметили, что СТЭ фактически рассматривает организм как набор признаков, каждый из которых эволюционирует словно бы независимо от прочих. При этом признак мыслится тождественным тому гену или генам, которые вовлечены в его формирование. Получается, что между геном и отбором словно бы ничего и нет. Конечно, любой эволюционистсинтетист, хоть разбуди его среди ночи, без запинки отчеканит все необходимые оговорки: что наследуются гены, а отбор действует на фенотипы, что фенотип не определяется однозначно генотипом, что сравнительная адаптивность разных вариантов гена зависит, помимо всего прочего, от «генетического окружения» и т. д.[63] Однако в реальных исследованиях, не говоря уж о моделях, все эти «тонкости» обычно игнорируются.

Само по себе использование упрощений и упрощенных моделей для теории не порок — это стандартный методологический прием, без применения которого наука вряд ли могла бы разобраться в сколько-нибудь сложных явлениях. Но у него всегда есть оборотная сторона — пресловутые «сферические кони в вакууме», чрезмерные упрощения, лишающие модель какой бы то ни было познавательной ценности. Причем если из такой модели следуют выводы, прямо противоречащие наблюдаемым фактам, — это еще полбеды: в этом случае неадекватность модели сразу будет замечена, и ее скорректируют, а если это не поможет, просто отбросят. Порой гораздо худшие последствия имеет ситуация, когда упрощенная модель успешно объясняет некоторую часть явлений (наиболее простые случаи), создавая при этом впечатление, что со временем она сможет объяснить все.

Вернувшись мысленно к изложению основных положений СТЭ, мы можем заметить, что во всех рассматриваемых ею процессах действует либо один вид, либо два только что отделившихся друг от друга (или даже еще не завершивших это разделение) вида. Разумеется, никто в здравом уме не отрицает, что любой вид существует и эволюционирует, сложным образом взаимодействуя со множеством других видов (хищниками, жертвами, конкурентами, симбионтами и т. д.), что все они так или иначе посредством этих взаимодействий влияют на его эволюцию, а он — на их. Но теоретических инструментов для рассмотрения такого влияния в понятийном аппарате СТЭ по сути дела нет. Чаще всего все виды, кроме того, который находится в центре внимания, рассматриваются просто как элементы внешней среды, а обратное влияние на них изучаемого вида просто игнорируется. В наилучшем случае предметом рассмотрения становятся попарные взаимодействия: «эволюционная гонка вооружений» между хищником и жертвой или между паразитом и хозяином, взаимные приспособления опылителя и опыляемого растения, раздел «сфер интересов» между видами-конкурентами и т. д.

Но, может быть, и в этом нет ничего плохого? Рассмотрим эволюцию каждого вида в отдельности, рассмотрим попарные связи между ними, а потом, когда наше понимание этих процессов будет достаточно полным, попытаемся из них, как из деталей конструктора, собрать общую картину эволюции. Почему бы и нет?

При таком рассмотрении, однако, некоторые интересные и важные эволюционные феномены автоматически оказываются за пределами поля зрения — у теории, идущей «от элементов», просто нет возможности их увидеть и нет понятий, чтобы их описать. Примером такого важнейшего эволюционного явления, оставшегося за бортом СТЭ (да и вообще эволюционной теории), можно считать феномен симбиоза и особенно его предельный случай — симбиогенез, превращение сообщества организмов разных видов в единый суперорганизм. Еще в 1869 году (заметим: во времена первого триумфа теории Дарвина и попыток приложить ее буквально ко всем явлениям — не только в биологии, но и в истории, социологии, лингвистике и даже в термодинамике) русский ботаник Андрей Фаминцын установил, что лишайники представляют собой «составную конструкцию» из клеток гриба и водоросли, но при этом ведут себя как целостный организм[64]. Впоследствии было обнаружено немало столь же тесных симбиозов: зеленые растения и бактерии-азотфиксаторы, деревья и грибы, морские сидячие животные и водоросли[65], копытные и разлагающие целлюлозу бактерии, лимонные муравьи и дерево-муравейник дуройя… Но в полной мере эволюционный потенциал феномена симбиоза обозначился только во второй половине 1960-х годов (снова заметим: во время завершения формирования СТЭ и ее максимальной популярности), когда американская исследовательница Линн Маргулис выдвинула идею симбиотического происхождения внутриклеточных органелл (митохондрий и хлоропластов) и в конечном счете — эукариотной клетки как таковой[66]. Позднее, когда прямые сравнения митохондриальных и бактериальных геномов полностью подтвердили гипотезу Маргулис, стало ясно, что сим-биогенез — не редкий курьез, а один из самых важных и плодотворных путей эволюции.

Как же отреагировала на это доминирующая эволюционная теория — СТЭ? А никак. Феномен симбиогенеза и до сих пор не проанализирован с ее позиций, в учебниках по теории эволюции он либо не упоминается вовсе, либо чисто механически включается в список «модусов эволюции». И не удивительно: в аппарате СТЭ просто нет понятий, позволяющих хотя бы поставить вопрос о механизмах объединения двух совершенно неродственных видов в один. Не говоря уж об осмыслении места этого феномена в общей эволюционной картине.

Можно назвать и другие неявные особенности СТЭ, специфически ограничивающие ее поле зрения — например, понимание вида как чисто генетического феномена, этакой генетической колоды карт, непрерывно тасуемых в ходе скрещиваний и создающих множество разнообразных раскладов, но полностью изолированных от других таких колод. С этой точки зрения целостность вида и его отграниченность от других видов обеспечивается только возможностью (точнее, как раз невозможностью) скрещивания. О другой точке зрения на понятие «вид» мы поговорим в главе 14. Пока же подведем некоторые итоги.

Меньше всего я хотел, чтобы все сказанное в этой главе было воспринято как некая претензия к СТЭ или, хуже того, призыв к отказу от нее. Я всего лишь хотел представить господствующую сегодня эволюционную концепцию такой, какая она есть: как с ее несомненными успехами, так и с ее упрощениями, допущениями, методологическими некорректностями. И показать, что без вторых не было бы и первых. О некоторых возможных путях преодоления ограничений «теоретической оптики» СТЭ мы поговорим подробнее в третьей части книги.

В этой же части нам остается поговорить еще об одном эволюционном феномене, представление о котором ввел в науку еще сам Дарвин и который в последнее время стал предметом довольно интенсивных исследований и жарких дискуссий. Во-первых, без него картина эволюции будет неполной, во-вторых, в истории его изучения ярко и драматично отразились как способность современной науки давать новую жизнь старым идеям, так и поражающая ее временами избирательная слепота к тем идеям и фактам, которые находятся за пределами модного дискурса — даже если они нисколько не противоречат общепринятым представлениям.

Август Вейсман против векового опыта человечества

Помните вопрос, который мы задавали воображаемому собеседнику во вступлении к книге: какой щенок имеет больше шансов стать звездой цирка — отпрыск длинной династии цирковых собак или потомок сторожевых псов? Мы тогда получили ответ: «Конечно, потомок цирковых!» Такой ответ, может быть, покажется нам наивным — но уж никак не неожиданным: он словно напрашивается сам собой.

Представление о том, что знания, опыт, навыки, приобретенные тренировками особенности телосложения, даже травмы предков (особенно повторяющиеся из поколения в поколение) не могут не влиять на потомков, трудно даже назвать теорией или концепцией. Это кажется очевидным — как же может быть иначе? У всех народов мира известны сказки, заканчивающиеся «…и с тех пор у всех бурундуков на спине пять темных полос — след медвежьих когтей» или «…вот с тех пор у зайца рваная верхняя губа, а у лисицы на рыжем меху бурые пятна». Точно так же сегодня писатели-фантасты регулярно пробуждают в героях «генетическую память» (представляющую им то, что когда-то видел или слышал их далекий предок), а политики со столь же удручающей регулярностью говорят что-нибудь вроде «православие вошло в гены русского народа».

Когда наука Нового времени предположила, что виды могут изменяться, те же соображения попали и в научные трактаты. Впрочем, автор первой цельной эволюционной теории, знаменитый французский ботаник и зоолог Жан-Батист Ламарк, признавая существование такого эффекта, отказал ему в звании главной движущей силы эволюции. По его мнению, наследование индивидуальных достижений лишь искажает и деформирует заложенное в каждом организме врожденное стремление к прогрессу — позволяя зато приспосабливаться к среде обитания и порождая тем самым ошеломляющее нас разнообразие живых форм.

Однако по иронии судьбы словом «ламаркизм» в науке стала зваться именно идея наследования приобретенных признаков[78]. Случилось это, правда, через десятилетия после смерти Ламарка — во времена триумфа дарвиновской теории. Парадоксальным образом теория естественного отбора, поставив эволюционные процессы в центр внимания ученых, возбудила их интерес к механизмам эволюции — и тем невольно способствовала возрождению идей Ламарка.

Нам сейчас даже довольно трудно представить, насколько почетное место заняла идея наследования приобретенных признаков в биологии того времени. Эволюционное значение этого явления в той или иной мере признавали почти все заметные ученые, включая и самого творца теории естественного отбора[79]. Во многих же эволюционных концепциях (а их, как уже говорилось, в ту пору было выдвинуто несметное множество) ламарковскому механизму отводилось самое почетное место. Психоламаркисты рассматривали наследственность как особую разновидность памяти (благо о механизмах того и другого в ту пору не было известно практически ничего конкретного), механоламаркисты воспроизводили старое рассуждение Ламарка об упражнении-неупражнении органов. Ламарковский механизм представлялся столь естественным и очевидным, столь неразрывно связанным с самой идеей эволюции, что отрицать его, казалось, могли только самые крайние ретрограды, все еще цеплявшиеся за представления о неизменности видов[80].

Но именно в это время наивысшей популярности ламаркизма впервые нашелся человек, который спросил: а существует ли вообще сам эффект?

Этого человека звали Август Вейсман[81]. Почтенный профессор Фрайбургского университета, приобретший научный авторитет работами в модной тогда науке цитологии, но затем из-за испорченного зрения вынужденный заниматься биологией в основном умозрительно, он так и просится в персонажи карикатуры — подслеповатый кабинетный теоретик, от чрезмерной учености усомнившийся в очевидном. Не удивительно, что в устном предании он остался педантичным чудаком, который отрезáл мышам хвосты, получал от бесхвостых грызунов приплод, выращивал до взрослого размера, мерил хвост, снова отрезал… И, не получив никакого изменения длины хвоста на протяжении 22 поколений, сделал вывод: индивидуальные изменения, случившиеся с организмом в течение жизни, не наследуются[82].

Вейсман действительно поставил такой опыт. Но он мог и не утруждаться: многие породы собак подвергались обрезке ушей и хвостов в куда более длинном ряду поколений — с тем же результатом. Еще более масштабный эксперимент природа поставила над самим человеческим родом — точнее, над его прекрасной половиной. Всякая женщина рождается с девственной плевой. Если ей вообще суждено кого-то родить, то только после разрушения этой структуры. Но этот признак, уничтожаемый в каждом поколении, упрямо воспроизводится в следующем на протяжении всей известной нам истории человечества. Где же оно, пресловутое «наследование приобретенных признаков»?

На этот вопрос ламаркисты нашли ответ довольно быстро: мол, грубая разовая травма не может служить моделью мягкого, но постоянного давления среды на организм. Правда, оставалось непонятным, как организм отличает одно от другого и где проводит границу. Ведь многие виды имеют приспособления именно к быстрым, сильно травмирующим воздействиям — взять хотя бы знаменитую способность ящериц восстанавливать утраченный хвост. Но еще хуже было с примерами наследования приобретенных признаков. Наиболее авторитетный идеолог ламаркизма, чрезвычайно популярный в ту пору философ Герберт Спенсер вынужден был привести в качестве таковых наследственный сифилис и телегонию — поверье заводчиков лошадей и собак, что если самка спаривалась в течение жизни с разными самцами, то у потомства от более поздних отцов могут обнаруживаться черты предыдущих. Но у самого этого феномена было туго с примерами: «гадюки семибатюшные» обитали только в проклятиях и анекдотах. Впрочем, как мы помним из главы «Отбор в натуре», с примерами действия естественного отбора в те времена дело обстояло не лучше.

К концу XIX века представления о возможности наследования приобретенных признаков по-прежнему преобладали, но уже не казались само собой разумеющимися: спор двух концепций был перенесен на поле эксперимента. Поисками заветного феномена азартно занялось множество ученых в разных странах мира. Они использовали разные объекты и разные признаки, но схема их работ обычно была одной и той же: берем некий фактор, воздействуем им на подопытные организмы (желательно на молодые, еще не закончившие свое формирование, а еще лучше — на семена, проростки, икру, личинок и тому подобные стадии) и убеждаемся, что их индивидуальные признаки смещаются в ту же сторону, в какую под действием данного фактора эволюционировали близкие им виды в природе.

Например, целая школа французских ботаников во главе с Гастоном Боннье много лет проводила опыты с переносом десятков видов растений с равнин в альпийские условия — исправно убеждаясь, что уже в первом поколении черты таких растений изменяются в сторону родственных им горных видов. Русский ученый Владимир Шманкевич, увеличивая концентрацию соли в воде, где развивались личинки рачка Artemia salina (хорошо знакомого аквариумистам в качестве корма для рыбок), демонстрировал, что у выросших в таких условиях рачков форма хвостового членика и число щетинок на хвосте соответствовали аналогичным признакам вида A. muhlhausenii, в природе живущего в более соленой воде. Если же вовсе убрать из воды соль, A. salina приобретал сходство (правда, по другим признакам) с пресноводным рачком Branchipus stagnalis. Другие ученые столь же убедительно показывали, что мыши, с рождения содержавшиеся на холоде, имели более короткие уши и хвосты, чем те, что росли в тепле, — что полностью соответствует биогеографическому правилу Аллена о различиях между южными и северными формами одного вида. Или что у головастиков, которых растили на мясной пище, кишечник оказывался короче, чем у головастиков того же вида, питавшихся растениями (как известно, для переваривания растительной пищи требуется более длинный кишечник). Работ такого рода было опубликовано множество, но все они ровным счетом ничего не доказывали: с таким же успехом существование хамелеона можно было бы считать доказательством того, что наши обычные ящерицы когда-то умели менять цвет покровов по своему усмотрению.

Кроме того, эти опыты имели и еще одну общую слабость: в них было очень трудно отделить то, что организм унаследовал, от того, что самостоятельно приобрел в ходе собственной жизни. Допустим, мы вслед за Боннье и его сотрудниками пересадили сеянец хлопушки[83] с равнины на высоту две с лишним тысячи метров, и она выросла мелкой и суховатой, как родственный горный вид. Мы собрали с нее семена и высадили… где? Если в горах — то да, из них вырастут мелкие и жесткие растения. Но как узнать, унаследовали ли они эти качества от «натурализовавшихся» в горах родителей или самостоятельно адаптировались к горному климату — так же, как это сделали их родители? Если же мы высадим их на равнине, из них вырастут обычные кустики хлопушки. И опять непонятно: то ли они не унаследовали родительских адаптаций — то ли успели адаптироваться обратно, к исходному состоянию?

В первые годы ХХ века появилась — и тут же стала чрезвычайно модной — генетика. Это заметно ослабило позиции ламаркизма: существование каких-то автономных носителей наследственных качеств плохо увязывалось с представлением о неограниченной пластичности организма по отношению к факторам внешней среды. Вдобавок загадочные гены вели себя так, как будто никаких внешних воздействий нет вовсе.

Идея наследования приобретенных признаков по-прежнему насчитывала немало именитых сторонников (правда, и решительных противников теперь было не меньше — в основном из числа новоявленных генетиков), но она все меньше привлекала научную молодежь. Тем временем успехи экспериментальной биологии сделали возможной пересадку половых желез от одного животного другому с последующим получением от таких животных потомства. Подобные опыты были проделаны на морских свинках, курах, шелкопряде — и ни в одном из них не было найдено никаких следов влияния организма-реципиента на донорские половые клетки: развившиеся из них особи несли признаки только животного-донора. Это выглядело куда убедительней вознесенных в горы растений и подсоленных рачков. И хотя в 1907 году директор берлинского Анатомического и биологического института Оскар Гертвиг предрекал, что в конце концов именно ламарковский эволюционный механизм окажется верным, звезда еще недавно общепринятой теории явно клонилась к закату. Однако даже к середине 1920-х годов ламаркизм все еще оставался респектабельной научной гипотезой.

Продолжались и попытки найти-таки заветный эффект — по своей длительности, массовости и настойчивости сравнимые уже разве что с поисками философского камня. Искали ученые-одиночки и целые научные школы, искали корифеи и дилетанты, искали разными методами и на разных объектах. В истории этой погони за призраком случалисьи настоящие трагедии[84].

Одна из последних широко известных попыток доказать наследование приобретенных признаков косвенно связана с именем знаменитого русского физиолога Ивана Павлова. В 1924 году один из его сотрудников — Николай Студенцов опубликовал результаты оригинального исследования: он вырабатывал у мышей условные рефлексы, скрещивал обученных мышей между собой и обучал их потомство. И выходило, что каждому поколению мышей для выработки рефлекса требовалось меньше сочетаний стимула и подкрепления, чем предыдущему. Этот результат трудно было истолковать иначе, нежели «по Ламарку». Комментируя работу Студенцова, Павлов предположил, что таким манером условный рефлекс может в конце концов стать безусловным.

Однако после резких возражений видных генетиков (прежде всего Николая Кольцова) Павлов, известный своей придирчивостью к достоверности результатов, поручил другому сотруднику, Евгению Ганике, повторить опыты Студенцова, по возможности исключив альтернативные объяснения. Ганике сконструировал специальную установку, в которой мыши обучались автоматически, без участия экспериментатора. И «эффект Студенцова» как рукой сняло — мышам с 25 поколениями ученых предков на выработку навыка требовалось столько же времени, сколько мышам, предков которых ничему не учили. (Скорее всего, полученные Студенцовым результаты объяснялись тем, что в эксперименте обучались не только мыши, но и сам молодой исследователь — это была его первая самостоятельная работа.) После этого Павлов публично попросил не причислять его в дальнейшем к авторам, признающим наследование приобретенных признаков.

К началу второй трети ХХ века ламаркизм вынужден был оставить основные поля эволюционных битв — зоологию и ботанику, — но все еще держался в микробиологии. Стремительная адаптация микроорганизмов чуть ли не к любым воздействиям плохо совмещалась с образом медленной дарвиновской эволюции, невольно наталкивая на мысль, что уж микробы-то точно приспосабливаются «по Ламарку». Поиски «направленных мутаций» надолго прервались только после знаменитого опыта Макса Дельбрюка и Сальвадора Лурии, поставленного в 1943 году и вошедшего в историю науки под именем «флуктуационный тест».

Объектом их эксперимента была кишечная палочка Escherichia coli, а фактором, к которому ей надлежало приспособиться, — фаг (то есть паразитирующий на бактерии вирус) Т1. В норме фаг цепляется к поверхности бактериальной клетки, впрыскивает внутрь нее свою ДНК, та встраивается в геном хозяина и многократно копируется, одновременно заставляя зараженную клетку в лихорадочном темпе синтезировать вирусные белки. В конце концов клетка погибает и лопается, и в среду вываливается множество новеньких, готовых к заражению фаговых частиц. Процесс развивается лавинообразно, но, если бактерий достаточно много, рано или поздно среди них находится клетка, невосприимчивая к фагу. Биохимические механизмы устойчивости могут быть разными, но результат один: резистентная клетка преспокойно растет и размножается на питательной среде с фагом, образуя на поверхности различимую невооруженным глазом колонию.

Дельбрюк и Лурия рассуждали так: если адаптивные изменения в геноме бактерии вызывает именно воздействие фага, то происходить они могут только после встречи бактерии и фага. Значит, если размножить бактериальный штамм во многих пробирках, а потом из каждой сделать посев на среду с фагом, то в каждой чашке Петри должно вырасти примерно одинаковое число колоний устойчивых бактерий — где-то больше, где-то меньше, но порядок величины будет один: ведь все они встретились с фагом одновременно.

Если же мутации, придающие бактерии устойчивость, возникают случайно, то этот процесс никак не зависит от присутствия фага. Допустим, в одной пробирке нужная мутация произошла десять поколений назад, в другой — пять, а в третьей — только что. Все это время бактерии — в том числе и носители мутации — продолжали размножаться[85]. Тогда в посеве из первой пробирки устойчивых клеток окажется больше тысячи, из второй — 32, а из третьей — одна-единственная. Строгие расчеты показывают: если мутации происходят направленно, то дисперсия (мера отклонения от среднего) числа устойчивых клеток должна равняться их среднему числу. Если же они случайны, дисперсия будет многократно превышать среднее.

Именно так и получилось в эксперименте Дельбрюка и Лурии: в каждом конкретном опыте дисперсия в разы превышала среднюю величину. Позднее этот эксперимент был многократно повторен с разными фагами, а также антибиотиками и другими повреждающими агентами. Результаты всякий раз были однозначны: бактерии приспосабливались по Дарвину[86].

Специально для тех, кто пытался защититься от этого опыта непониманием его математической стороны, супруги Джошуа и Эстер Ледерберг спустя несколько лет показали то же самое, что называется, «на пальцах». Они высевали множество бактерий на обычной питательной среде, а затем специальной бархатной подушечкой переносили отпечаток всех колоний на среду с фагом. Если там что-то вырастало (а рано или поздно такое случалось), то можно было точно определить, из какой колонии взялись устойчивые бактерии. И всякий раз оказывалось, что вся эта исходная колония тоже устойчива к фагу — с которым никогда в жизни не сталкивалась!

Это была одна из последних битв. Считаные годы спустя ученик Дельбрюка Джеймс Уотсон и его соавтор Фрэнсис Крик предложили свою знаменитую «двойную спираль» — и ламаркизм оказался оттеснен на задворки науки, став уделом чудаков и фанатиков, вроде изобретателей вечного двигателя[87]. Три четверти века отчаянных попыток зафиксировать «очевидное» и строго доказать «общеизвестное» закончились ничем. Но как мог Вейсман быть так уверен в этом, ничего не зная даже о существовании генов? Неужели его убедили бесхвостые мыши?

На самом деле, приступая к опыту с хвостами, Вейсман уже знал ответ. Он рассуждал так: допустим, где-то в теле произошло что-то полезное — мышцы стали толще, мозг заучил новый навык или шкура повысила лохматость. Но все эти ткани умрут вместе с самим организмом. Особи следующего поколения разовьются только из половых клеток. Как же те узнáют и запомнят эти полезные изменения, произошедшие совсем не с ними? Разве сапог, оставивший след на снегу, будет меняться по мере таяния этого следа?

Сегодня мы знаем, что постулированное Вейсманом разделение проходит не между разными тканями, а внутри каждой клетки. Вейсмановские «зародышевая плазма» и «сома» — это генотип и фенотип, генетическая программа построения организма и сам построенный по ней организм. Они есть и у одноклеточных, и у безъядерных, и даже у вирусов. И для всех этих существ остается справедливой главная мысль Вейсмана: информация идет только от генов к внешним признакам, но не наоборот. Что бы ни происходило с экземплярами изданной книги, это не может повлиять на авторскую рукопись. Ее изменяет только сам автор — естественный отбор.

Казалось, вопрос был решен. Однако тень Ламарка упорно не дает покоя некоторым биологам: в последние десятилетия в научной литературе снова регулярно появляются работы, авторы которых стремятся не мытьем, так катаньем доказать факт наследования (или хоть какого-то влияния на потомство) приобретенных признаков либо хотя бы предложить теоретическую схему, позволяющую совместить этот эффект с нашими сегодняшними знаниями об устройстве живых систем.

Одним из самых известных рецидивов ламаркизма стала вышедшая в 1998 году книга австралийских иммунологов Эдварда Стила, Робина Линдли и Роберта Блэндена Lamarck’s signature (в русском переводе — «Что, если Ламарк прав?»). Книга была посвящена в основном механизму формирования приобретенного иммунитета и прежде всего — гипермутагенезу генов антител в В-лимфоцитах (см. главу «Неотвратимая случайность»). Однако амбиции авторов выходили далеко за пределы проблем иммунологии. В книге утверждалось, что изменения, возникшие в генах антител у В-лимфоцитов под действием определенного антигена, обнаруживаются затем в тех же генах у потомков данного животного, никогда не сталкивавшихся с этим антигеном, то есть что приобретенный иммунитет хотя бы в какой-то мере наследуется. Авторы предлагали и механизм такого наследования: матричные РНК (см. главу «Атомы наследственности»), снимаемые с измененных генов в лимфоцитах, проникают затем в половые клетки, и там путем обратной транскрипции (то есть синтеза ДНК на матрице РНК) с них снимаются ДНК-копии, встраивающиеся затем в геном половой клетки — примерно так же, как это делают в любых заражаемых клетках РНК-вирусы. А в последней главе авторы утверждали, что наследоваться может не только приобретенный иммунитет, но и другие приобретенные признаки. Правда, примеры этого они черпали в основном из старой (и порой не очень достоверной) неоламаркистской литературы либо откровенно притягивали за уши эффекты, имеющие совсем иную природу (например, феномен транспозонов — генов, способных «перепрыгивать» с одного места в хромосоме на другое или даже в другую хромосому). А их попытки объяснить, какую роль тут могут играть процессы, сходные с формированием специфических антител, сводились в основном к туманным рассуждениям, вроде того, что «в живом мире уникальные процессы и функции редки» и «если какой-нибудь феномен обнаружен в одной живой системе, рано или поздно его выявят и в других клетках, тканях или организмах».

Книга наделала много шума, однако довольно быстро выяснилось, что в процессе гипермутагенеза обратной транскрипции не происходит — случайные изменения вносятся не в матричные РНК, а непосредственно в ДНК, в определенные участки генов, кодирующих антитела. Не удалось найти и постулированного авторами переноса измененных мРНК из лимфоцитов в половые клетки с последующим встраиванием ДНК-копий первых в геном вторых. Да и само «наследование приобретенного иммунитета» другим исследователям обнаружить почему-то не удалось. Что же касается главного идеолога «иммунологического ламаркизма» — Эдварда Стила, то сегодня его имя можно найти среди авторов статьи, на полном серьезе утверждающей инопланетное происхождение головоногих моллюсков…

Эпигенетика и эпигонство, или Злоприобретенные признаки

Другая разновидность современного неоламаркизма связывает свои надежды с так называемым эпигенетическим наследованием. Ссылки на работы, в которых наблюдался этот эффект, можно найти у многих неоламаркистов конца ХХ века (в частности, в упомянутой выше книге Стила и его соавторов), но «звездный час» этой идеи пробил совсем недавно. Рубежом стал 2014 год: количество работ в этой области, превысив критическую массу, сокрушило теоретические табу. Если еще совсем недавно ученые, обсуждая результаты исследований в этом направлении, старались избегать слов «наследование приобретенных признаков» (по крайней мере, в профессиональных изданиях), то сейчас эти слова стали чуть ли не знаменем нового направления. Победный клич «Ламарк все-таки был прав!» пронесся не только по блогам и телеканалам, но и по страницам вполне респектабельных научных журналов. Изучение того, как воздействия, перенесенные отцами и матерями, сказываются на детях, внуках и правнуках, буквально на глазах превратилось из сомнительной маргинальной темы в одно из самых модных и респектабельных направлений исследований.

Напомним вкратце, о чем идет речь. Как мы уже знаем, наследственные признаки не только организма в целом, но и каждой его клетки определяются генами. При этом все клетки одного организма содержат одинаковый набор генов (если не считать соматических мутаций — случайных единичных ошибок, неизбежно возникающих при многократном делении клеток, перед каждым из которых нужно скопировать весь геном). Те огромные различия в строении и функциях разных клеток, которые мы наблюдаем, возникают из-за различий в интенсивности работы генов — то есть считывания с них белка. В каждом типе клеток с одних генов матричные РНК снимаются чаще, с других — реже, а с третьих не снимаются совсем. Некоторые гены работают только на определенном (иногда совсем коротком) этапе эмбрионального развития или только при наступлении особых условий — с которыми их конкретный обладатель может никогда в жизни не столкнуться.

Естественно, ученые попытались выяснить механизмы, регулирующие эту активность. Таких механизмов оказалось много, они сложным образом взаимодействуют друг с другом. В частности, еще в 1970-х годах было обнаружено, что активность генов сильно зависит от навешенных на них химических меток. Например, есть ферменты, которые могут присоединять к цитозину (одному из азотистых оснований, служащих буквами генетического кода) метильную группу. Чем больше цитозинов в конкретном гене метилировано, тем ниже его активность. Впрочем, метильные метки могут быть и сняты так же, как навешены — специальными ферментами. Еще одна группа ферментов приделывает разные молекулярные добавки к гистонам — белкам, с которыми связана ДНК в ядре клетки. Эти модификации также влияют на интенсивность работы тех генов, с которыми связана данная белковая молекула. Известны и иные механизмы такого рода. Все они отличаются тем, что никак не меняют «текст» гена и химическую природу считываемого с него белка, но заметно влияют на интенсивность этого считывания — а значит, и на концентрацию данного белка в клетке, ткани или организме в целом.

Откуда фермент знает, какой участок ДНК и когда именно ему нужно метилировать или деметилировать — пока не очень понятно. Зато сравнительно недавно удалось выяснить, что некоторые из эпигенетических меток могут при удвоении ДНК воспроизводиться на дочерней цепочке. Далее, как и следовало ожидать, оказалось, что благодаря этому распределение меток, имевшее место в материнской клетке, может быть унаследовано (хотя бы отчасти) дочерними. Наконец, была открыта и возможность передачи эпигенетических особенностей потомству, появляющемуся на свет в результате полового размножения. А поскольку, как уже говорилось, эпигенетические метки подвержены внешним воздействиям (и, по идее, служат средством обратной связи, благодаря которой режим работы гена может меняться в соответствии с текущими задачами), это вполне естественно рождало надежду найти нечто, возникшее у организма в ходе его жизни и затем переданное потомству. Проще говоря — найти наследование приобретенных признаков. Такая возможность привлекла многих исследователей — и в какой-то момент победные сообщения об открытии всё новых и новых примеров эпигенетического наследования заполонили научную прессу.

Как ни странно, в этом хоре ликующих голосов практически никто не вспоминал, что сам феномен подобного наследования известен в биологии вот уже второе столетие. Еще в 1913 году известный в ту пору немецкий биолог Виктор Йоллос обнаружил, что морфологические изменения, возникающие у инфузорий-туфелек при раздражении, не исчезают при делении клетки и сохраняются, таким образом, в течение нескольких поколений (если только инфузория не переходит к половому размножению). Инфузории, конечно, объект специфический, и с точки зрения наших сегодняшних знаний об организации их генетического аппарата этот эффект кажется не столь уж удивительным[88]. Однако вскоре аналогичные явления были обнаружены и у ряда многоклеточных организмов с «нормальным» половым размножением и «правильной» генетикой. Так, например, колорадские жуки, проходившие стадию куколки при необычно высокой температуре, отличаются характерными изменениями окраски. Оказалось, что эти изменения сохраняются (постепенно слабея) у нескольких поколений их потомков, проходивших фазу куколки уже при обычных температурах.

Все это очень сильно напоминало обычные индивидуальные модификации, столь любимые биологией XIX века, — вспомним пересаженные растения Боннье, солоноводных рачков Шманкевича и прочие примеры определенной изменчивости. Однако про обычные модификации к тому времени уже было известно, что они не наследуются. Новый же тип модификаций отличался способностью передаваться (хотя и неустойчиво, с постепенным затуханием) нескольким следующим поколениям. С легкой руки Йоллоса такие изменения получили название длительных модификаций (Dauermodifikationen).

Длительным модификациям не повезло: их открытие пришлось на время разочарования биологов в неоламаркизме и бурного расцвета классической генетики, быстро превращавшейся в царицу биологии. В ту биологическую картину мира, которая формировалась на основе идей генетики, длительные модификации (и вообще негенетическое наследование) вписывались с большим скрипом. К тому же эффект был довольно редким и плохо воспроизводился. Но главное — у тогдашней биологии практически не было методов, позволяющих исследовать механизмы этого явления. Феномен исправно упоминался в солидных учебниках и справочной литературе (как правило, мелким шрифтом или в примечаниях), но почти не исследовался и вообще находился где-то на периферии поля зрения науки. А когда в конце ХХ века были открыты эпигенетические механизмы регуляции активности генов и возможность их наследования, о феномене длительных модификаций уже мало кто помнил: современные молодые ученые редко интересуются публикациями вековой давности, тем более такими, которые в последние десятилетия почти никто не цитировал.

Впрочем, вопрос о времени и авторстве открытия эпигенетического наследования и даже об эквивалентности йоллосовских длительных модификаций изучаемым ныне эпигенетическим феноменам — это, в конце концов, лишь вопрос истории науки. Если не придираться к деталям, то все примерно так и должно быть: сто лет назад открыли интересный феномен, никто его с тех пор не отрицал, но не хватало знаний для его объяснения, а главное — методов для изучения. Теперь такие знания и методы появились — и изучение этого класса явлений идет полным ходом. А уж что за сто лет подзабылось имя опередившего свою эпоху первооткрывателя — обидно, конечно, но понятно и простительно.

Куда больше вопросов и недоумения вызывает не историческая, а содержательная сторона дела. Если непредвзято взглянуть, с одной стороны, на фактические сведения об эпигенетическом наследовании, а с другой — на их теоретическую трактовку энтузиастами (и особенно на их предполагаемую эволюционную роль), испытываешь глубокое удивление и даже некоторую неловкость, как при наблюдении попыток запрячь в карету морского конька.

Мы привыкли думать, что любые модификации (как и вообще любые реакции организма на внешние изменения) в той или иной степени адаптивны. Все концепции, приписывающие модификациям какое бы то ни было эволюционное значение, основаны именно на этом и подразумевают такое свойство модификаций как само собой разумеющееся. Адаптивными «по умолчанию» считаются и эпигенетические изменения, в том числе и наследуемые.

Между тем, если посмотреть на конкретные фактические результаты, служащие основой для рассуждений о «недооцененной» эволюционной роли эпигенетики, то нельзя не заметить, что их адаптивность в лучшем случае неочевидна и может быть им приписана только посредством специальных дополнительных предположений. Например, показано, что при содержании крыс в стрессовых условиях уровень кортизона (одного из гормонов, опосредующих стресс-реакцию) у них будет стабильно повышенным, и это повышение можно отследить вплоть до четвертого поколения — даже если все эти поколения, кроме первого, будут жить в комфорте. Очень интересный эффект — но можно ли считать его адаптивным? Стресс-синдром адаптивен именно как оперативная и краткосрочная реакция организма на неожиданные (и, как правило, неприятные) изменения внешних условий, хронический же стресс действует разрушительно, провоцируя развитие ряда характерных патологий. Можно, конечно, придумать теоретическую схемку, в которой «априорно» повышенный уровень стрессового гормона оказывается полезным для организма — но это нужно именно специально придумывать, а потом еще отдельно доказывать, что такая схема действительно реализуется в данном случае.

Часто же изменения, передаваемые эпигенетическим путем, выглядят явно контрадаптивными, понижающими жизнеспособность унаследовавших их потомков. Возьмем наугад несколько работ, где исследуются эффекты эпигенетического наследования (доказанные или предполагаемые) — и что мы видим? Стресс, пережитый отцом, повышает вероятность развития неврозов и депрессии у его детей. Нехватка фолиевой кислоты (витамина В9) в рационе самцов мышей повышает риск пороков развития у их потомства. Воздействие никотина на предков снижает у потомков (вплоть до правнуков) легочную функцию, увеличивает риск астмы и повышает (!) концентрацию рецепторов к никотину — то есть в случае, если потомки тоже столкнутся с никотином, им для достижения того же эффекта хватит меньших доз. Если самец крысы страдает ожирением, то у его дочерей увеличивается риск развития сахарного диабета. И так далее, и тому подобное. И где тут, спрашивается, адаптивность? Это больше похоже на передачу последующим поколениям хронической дисфункции — своего рода «грехов отцов», которые падают на их потомков, если не до седьмого, как требует Писание, то, по крайней мере, до второго-третьего колена.

Как мог возникнуть и эволюционно закрепиться столь неудобный для своих обладателей механизм наследования, каков его биологический смысл (и есть ли он у него) — вопрос отдельный и интересный. Он требует и обсуждения, и специальных исследований — и с одним таким исследованием, дающим хотя бы намек на возможную разгадку этой загадки, мы познакомимся в следующей подглавке этой главы. Но куда чаще попытки теоретического истолкования обнаруженных феноменов сворачивают в наезженную колею «наследования приобретенных признаков», «ламарковской эволюции» и тому подобных интеллектуальных шаблонов полутора-двухвековой давности. От подобных построений порой веет некоторой шизофреничностью: в гипотезах и моделях обсуждается накопление адаптивных изменений, а иллюстрациями и примерами служат явные дезадаптации. И самое поразительное — что авторы таких работ словно бы не замечают этого кричащего противоречия! Впрочем, тем больше доверия к приводимым и обсуждаемым ими фактам. Тут уж никак не скажешь, что ученые-де видят то, что хотят увидеть: в том-то и дело, что хотят увидеть адаптивность и эволюционный механизм, а реально видят трансгенерационные травмы и дисфункции!

Возможная роль эпигенетического наследования в эволюционных процессах вызывает большие сомнения и с чисто теоретической точки зрения. Напомним: все известные сегодня эпигенетические механизмы — это регуляторы интенсивности работы того или иного гена. Под действием внешних факторов эти регуляторы принимают то или иное положение, и оно в той или иной мере наследуется. При продолжении и усилении действия тех или иных факторов положение регуляторов теоретически может с каждым поколением все больше сдвигаться в определенную сторону — но только до некоторого предела. Как известно всякому, кто пользовался приемником или электромясорубкой, любой регулятор мощности ограничен двумя крайними положениями — «выкл.» и «макс.». И все, что он может делать, — это менять мощность в промежутке между этими значениями. То же самое относится и к молекулярным регуляторам.

Для индивидуального развития и повседневного функционирования организма это не так уж мало. Достаточно вспомнить, что ход едва ли не всех формообразовательных процессов в эмбриогенезе определяется не просто наличием или отсутствием того или иного сигнального вещества (морфогена), но скорее его концентрацией, часто — соотношением концентраций разных морфогенов в каждой конкретной точке зародыша. Да и в последующей жизни едва ли не все существенные характеристики индивидуума — от физических возможностей до распределения активности в течение суток, от времени взросления до склада характера — зависят именно от концентрации определенных молекул в определенных структурах, то есть от интенсивности работы соответствующих генов.

Но совершенно непонятно, как то или иное положение регуляторов может влиять на эволюционные процессы. Во-первых, любой признак, сформировавшийся в результате него, по определению лежит в пределах нормы реакции[89] данного генотипа — то есть с эволюционной точки зрения этот признак уже существует, и то или иное положение регуляторов только обеспечивает его проявление в фенотипе (или, наоборот, препятствует таковому). То, что механизмы проявления признака в ряде случаев имеют большое время срабатывания, захватывающее срок жизни нескольких поколений, само по себе очень интересно, но не отменяет того очевидного факта, что эпигенетические изменения не могут создать никакого эволюционно нового признака. Во-вторых, когда выше мы говорили о важной роли именно концентраций сигнальных веществ (а значит, интенсивности работы соответствующих генов), мы не зря каждый раз уточняли — речь идет о концентрациях этих веществ в данный момент в данной точке тела. Но пространственно-временное распределение активности того или иного гена как раз и не может быть предметом эпигенетического наследования: единственная клеточка, с которой начинается развитие всякого сложного организма, может унаследовать от родителей только какое-то одно конкретное положение регуляторов. Потом, у разных клеток-потомков и на разных этапах жизни, оно неизбежно будет меняться — независимо от того, каким оно было исходно. Да, конечно, вполне вероятно, что исходный, допустим, уровень метилирования того или иного гена в оплодотворенной яйцеклетке как-то влияет на уровень его метилирования в тех тканях, где он работает (и именно эти влияния и «ловят» современные работы по эпигенетическому наследованию). Но никакой сложной картины таким образом не передашь и не унаследуешь: цвет бумаги или ткани, на которой выполнен рисунок, может в той или иной мере влиять на его колорит, но не на само содержание. К тому же мы знаем, что и эмбриологические, и физиологические механизмы обычно нацелены на достижение определенного результата — независимо от того, с какого исходного уровня им приходится начинать работу. Именно поэтому эффекты эпигенетического наследования обычно удается выявлять только статистически, на больших выборках — как несколько повышенную вероятность возникновения чего-то, что может возникнуть и без них.

Так что все рассуждения об эволюционной роли эпигенетического наследования — это, скорее всего, рассуждения о том, чего нет.

Сказанное, разумеется, не означает, что сам этот феномен не важен или неинтересен. Выше уже говорилось об интригующей загадке дезадаптивности большинства известных примеров такого наследования. Не менее странными выглядят и другие свойства этих явлений. Например, почему передаваемые таким образом особенности очень часто (хотя в разных случаях по-разному) оказываются чувствительными к полу родителя и потомка: для некоторых удается зафиксировать только передачу от отцов к сыновьям, для других — от матерей к дочерям, для третьих — от отцов к дочерям и т. д.?[90]

Но, пожалуй, самое важное — это то, что изучение эпигенетических механизмов открывает возможность продвинуться в понимании принципов управления активностью определенных генов в определенных клетках и тканях. Каким образом, через какие молекулярные события те или иные сигналы из внешней среды изменяют расстановку эпигенетических меток на определенных участках генома? Как это происходит в половых клетках, где «нужные» гены заведомо не работают? Как влияет уже имеющаяся расстановка меток на их изменение под действием внешних сигналов?

Ответов на эти вопросы пока нет. Но сегодня уже можно с удовлетворением сказать, что не все ученые оказались зачарованы призраком «эпигенетического ламаркизма». Пока одни ликуют по поводу якобы доказанной «правоты Ламарка», другие пытаются разобраться в том, как же на самом деле соотносятся изменения режима работы тех или иных генов в ходе жизни индивидуума с эволюционными процессами.

«…Что любое движенье направо начинается с левой ноги»

В сентябре 2015 года один из ведущих научных журналов мира — Nature — опубликовал очередную работу, посвященную экспериментальной эволюции тринидадских гуппи — тех самых, о которых мы говорили в главе «Отбор в натуре». Объектом нового исследования группы ученых во главе с одним из основных участников «Проекта Гуппи» Дэвидом Резником стали четыре популяции гуппи. Популяция № 1 жила в относительно большой и глубокой реке с немалым числом хищников, самым опасным из которых для гуппи была хищная цихлида Crenicichla frenata. Популяция № 2 обитала в маленьком ручье, где хищников не было вообще. Молекулярно-генетический анализ показал, что популяция № 2 когда-то отпочковалась от популяции № 1, но как давно это случилось, оставалось неизвестным — хотя было ясно, что она живет в безопасных водах уже много поколений. Популяции № 3 и № 4 ученые создали сами, взяв некоторое число рыбок из популяции № 1, пересадив их в заводи без хищников и подождав, пока там сменятся три-четыре поколения (как мы помним, минимальный срок для наступления заметных эволюционных изменений). По сути эти две популяции воспроизводили популяцию № 2 на самом начальном этапе ее независимой эволюции.

Первым делом ученые взяли достаточное количество взрослых самцов из всех четырех популяций и измерили активность всех генов, работающих в клетках их мозга (это можно сделать, просто подсчитав количество одновременно присутствующих в клетках матричных РНК, снятых с каждого гена). Сравнив активность каждого отдельного гена в разных популяциях, они выявили 135 генов, активность которых в дочерних популяциях отличалась от их активности в популяции № 1. Причем активность каждого из этих генов во всех трех дочерних популяциях была смещена в одну и ту же сторону (увеличена или уменьшена) по отношению к материнской. Это позволяло предположить, что эти сдвиги отражают не случайные различия, а именно приспособление к новым условиям обитания — отсутствию хищников. Активность генов зависит как от внешних сигналов, так и от «содержания» других областей генома — регуляторных участков ДНК, генов так называемых факторов транскрипции (сигнальных белков, регулирующих интенсивность работы других генов) и т. д. — и в меру этой зависимости подлежит действию естественного отбора. Так что изменения в активности 135 генов могли быть суммой «быстрой» фенотипической (эпигенетической) реакции и генетических изменений под действием естественного отбора.

Каков же вклад каждого из этих факторов? Чтобы выяснить это, ученые взяли еще одну группу самцов из популяции № 1 и рассадили по двум аквариумам с проточной водой. В один вода поступала из другого аквариума, где жила хищная креницихла, которой ежедневно скармливали по две гуппи — так что гуппи из первого аквариума постоянно чувствовали запах хищника и «феромон тревоги», выделяемый его жертвами.

Поскольку рыбки были из популяции № 1, для них эти пугающие сигналы были привычными — в своей родной речке они тоже постоянно сталкивались с ними. Через другой аквариум текла просто чистая вода без всяких следов присутствия хищника — и это для рыбок из популяции № 1 было совершенно новой ситуацией.

Через две недели (довольно большой срок в масштабах гуппиной жизни) ученые сравнили активность уже известных им 135 генов у гуппи из двух аквариумов. Поскольку геном рыбок измениться не мог, различия в активности генов в этом эксперименте могли отражать только индивидуальную фенотипическую реакцию на изменившиеся условия.

И вот тут выяснилось самое интересное. Из 135 исследованных генов 120 (89 %) отреагировали на исчезновение хищников изменением активности в сторону, противоположную той, в которую она менялась в ходе эволюционного приспособления к отсутствию хищников. То есть те гены, которые в ходе эволюции увеличивали свою активность, в ходе индивидуальной реакции ее уменьшали — и наоборот. Наблюдалась даже некоторая пропорциональность: чем сильнее интенсивность работы того или иного гена отклонялась от исходных значений у рыбок, только что столкнувшихся с отсутствием хищника, — тем больше было ее отклонение в противоположную сторону через три-четыре поколения жизни в безопасности. А те 15 генов, у которых направление индивидуальных изменений активности совпало с эволюционным, отличались наиболее слабыми изменениями ее в обоих случаях.

Какое все это имеет отношение к вопросу об эволюционной роли эпигенетических эффектов? Самое прямое: изменения активности генов в ходе жизни особи (в отличие от тех, что происходят в ряду поколений) — это и есть эти самые эпигенетические эффекты в чистом виде. Правда, группа Резника не изучала возможность и степень их наследования — этого не позволяли применяемые методы измерения активности генов. Но и без этого картина достаточно красноречива: эпигенетические сдвиги не «предвосхищают» последующие эволюционные изменения, не «прокладывают пути» для них, а уводят организм куда-то совсем не туда.

Конечно, такая картина получена хотя и для очень большого числа генов, но все-таки для единственного вида и для адаптации к единственному фактору — исчезновению хищников. Но вспомним парадоксальные результаты работ по «эпигенетическому ламаркизму»: едва ли не все они обнаруживают дезадаптивные эпигенетические изменения. В свете работы группы Резника противоположная направленность эпигенетических и эволюционных сдвигов предстает уже не странным невезением энтузиастов-исследователей, а общей закономерностью. Кстати, сами авторы «гуппиного» исследования так прямо и пишут, что фенотипическую пластичность можно использовать для прогноза направления эволюции под действием того или иного нового фактора — например, глобального потепления. Мол, глянул, как изменилась активность тех или иных генов у первого поколения, попавшего под действие этого фактора, — и уверенно предсказываешь, что в эволюции все будет наоборот.

Конечно, если в свете этого оглянуться на историю эволюционной идеи в биологии, на язык невольно запросятся иронические комментарии. Сколько квадратных километров бумаги было исписано за последние двести лет глубокомысленными словесами о «жизненном порыве», «воле», «стремлении», «аккумуляции усилий» и всем таком прочем, что позволяет животному самому влиять на свою будущую эволюцию! Сколько блестящих умов — от Ламарка до Анри Бергсона и Бернарда Шоу — обольщались этой красивой идеей! Сколько упреков, насмешек, патетических обличений было обрушено на «догматиков» — дарвинистов, злостно игнорирующих эту великую творческую силу! И вот оказывается, что эта великая сила способна только создавать дополнительные препятствия на пути реальной эволюции. Разгребать которые приходится все тому же невозмутимому и трудолюбивому «демону Дарвина» — естественному отбору.

Но ирония — иронией, а как же все-таки понимать этот результат? Сами авторы работы предлагают простую трактовку: именно неадаптивность «первой реакции» активности того или иного гена — причина особенно быстрой эволюции ее в ближайших поколениях. Чем вреднее будет модификационное (негенетическое) изменение того или иного признака, чем сильнее оно осложнит жизнь своих обладателей — тем ценнее будет любое мутационное (генетическое) изменение, сдвигающее этот признак в обратную, полезную сторону, тем жестче будет отбор в пользу такого генетического варианта. И тем быстрее, следовательно, этот признак будет эволюционировать в ближайших поколениях. Эта мысль даже вынесена в название статьи Резника и его коллег: «Неадаптивная пластичность усиливает быструю адаптивную эволюцию экспрессии генов в природе».

Это рассуждение звучит вполне правдоподобно и к тому же косвенно подтверждается некоторыми деталями (сужением размаха колебаний уровня активности для изученных генов в «безопасных» популяциях по сравнению с «живущими в опасности»). Однако остается вопрос: почему же «быстрые» изменения активности генов столь неотвратимо неадаптивны? Даже если они никак не связаны «по смыслу» с тем, чего требуют от организма изменившиеся условия среды, — почему бы им хотя бы в половине случаев не оказаться полезными? Ну или хотя бы нейтральными? Собственно, почему эти гены вообще закономерно реагируют на данное изменение в среде, если эта реакция никак не содействует адаптации к нему?

Вспомним комментарий Владимира Фридмана (см. главу «Отбор в натуре») к более ранним опытам с гуппиными популяциями, в которых в безопасные дотоле заводи вселяли хищников (то есть делали нечто противоположное тому, чем занималась группа Резника): изменения в индивидуальном поведении рыбок и эволюционные изменения в популяции пошли в разных и до некоторой степени противоположных направлениях. Поведение рыбок (особенно самцов) изменилось в сторону большей заботы о личной безопасности в ущерб заботе о размножении. А в ряду поколений изменения шли в сторону роста «вложения» в размножение за счет уменьшения «вложений»

в собственный размер и безопасность. По сути дела Фридман на чисто фенотипическом уровне заметил тот же парадокс, который сейчас группа Резника наглядно показала на уровне генетическом и эпигенетическом. И то, что при рассмотрении одной лишь активности генов и ее изменений кажется загадочным и противоестественным, при взгляде на фенотипическое выражение приобретает вполне внятный смысл.

Получается, что мы (как и авторы статьи в Nature) не вполне правы, называя индивидуальные изменения «контрадаптивными» или «неадаптивными» на том лишь основании, что они противоречат последующим эволюционным изменениям. Возможно, что на самом деле эти сдвиги по-своему адаптивны — только это совсем другая стратегия адаптации, ставящая во главу угла другие приоритеты и потому плохо совместимая с адаптацией эволюционной.

Пояснить сказанное можно такой аналогией. Представим себе авиаконструктора, которому нужно, допустим, модернизировать истребитель. Ему приходится учитывать целый ряд противоречащих друг другу требований: машина должна летать быстрее, чем предыдущая модель (и чем самолеты противника), но при этом нельзя уменьшать ее маневренность, ослаблять вооружение, уменьшать время, которое она способна находиться в воздухе, и т. д. Чтобы улучшить одни и сохранить на прежнем уровне другие важные в бою характеристики, конструктор решает пожертвовать долговечностью машины — исходя из того, что подавляющее большинство этих самолетов все равно не доживет до опасной степени износа. Но вот истребитель спроектирован, принят на вооружение, поступил в войска и оказался там на попечении аэродромных техников. Техник не имеет возможности существенно изменить конструкцию самолета, да и вообще его задача — не обеспечить превосходство данной модели, а поддерживать в наилучшем из возможных состояний конкретную машину. Поэтому он будет стараться улучшить то, что он может улучшить, — в частности, продлить ресурс самолета, то есть сделать его более долговечным. И даже не задумается о том, что это противоречит логике изменений, внесенных конструктором, — да и всему тренду развития истребительной авиации.

Можно предположить, что если не во всех, то во многих случаях примерно так же соотносятся индивидуальные изменения с эволюционными. Механизмы индивидуальной пластичности не могут сколько-нибудь существенно изменить морфологию данной особи, не говоря уж об особенностях индивидуального развития, которое она давно прошла. Они могут изменить только ее поведение и — в тех или иных пределах — «текущую» физиологию. И меняют их так, чтобы обеспечить максимальную безопасность и благополучие данной особи. Именно под эту задачу эволюционно формировались сами эти механизмы: их наличие выгодно, если наступившие перемены окажутся краткой полосой, которую надо просто пережить любой ценой. Если же оказывается, что перемены — всерьез и надолго (хотя бы на несколько поколений), в дело вступает естественный отбор, изменившееся направление которого меняет саму «конструкцию». Но отбор работает не с индивидуальными особями, а с генами, и потому его приоритеты могут быть совсем иными.

Разумеется, это только одна из возможных гипотез. Разнонаправленность индивидуальных и эволюционных изменений может объясняться чем-нибудь совсем иным — например, ошибками компенсационных механизмов. Вспомним, что в отсутствие хищников самцу выгодно быть цветастым и уделять брачным демонстрациям как можно больше времени и сил. Но когда хищники исчезли внезапно, может резко увеличиться частота встреч с самцами-конкурентами — отчасти из-за реального роста никем не поедаемой популяции, отчасти из-за того, что все разом перестали прятаться. А частое лицезрение соперников приводит к стрессу, который угнетает и яркую окраску, и сексуальную активность. Через три-четыре поколения естественный отбор исправит эту ошибку (например, повысив порог стресс-реакции), изменения пойдут в «правильную» сторону — но это будет уже потом.

Можно, наверно, придумать и еще какие-нибудь модели. И запросто может статься, что в одних случаях верны одни объяснения, в других — другие. Пока что же нам важен сам факт разнонаправленности индивидуальных реакций особей и дальнейшей эволюции популяции. И, исходя из него, можно предположить, что даже в тех случаях, когда направление этих изменений совпадает (см. ниже) — это именно всего лишь совпадение, а не внутренняя связь. Полагать, что эпигенетические изменения (независимо от того, насколько они адаптивны) могут со временем перерасти в эволюционные — это примерно то же самое, что верить, будто полив огорода из лейки может вызвать дождь.

Здесь внимательный читатель удивится, а может, даже и возмутится: позвольте, но ведь примеры «эпигенетической наследственности», приведенные в предыдущей главке, явно неадаптивны не только с точки зрения долгосрочной (эволюционной) стратегии, но и с точки зрения отдельной особи! Какую пользу ей могут принести повышенная склонность к неврозу, сахарному диабету или никотиновой зависимости? С другой стороны — а как же знаменитые модификации, «определенная изменчивость»? Нас же в школе учили, что они обычно адаптивны! Читатель, знакомый с биологией более глубоко, вспомнит и про «генетическую ассимиляцию» и «эффект Болдуина» — ситуации, когда те или иные изменения (предположительно адаптивные) возникают сначала как чисто фенотипические варианты, а через какое-то число поколений становятся генетически предопределенной нормой. Как это совместить с закономерностью, открытой группой Резника?

Вряд ли кто-то сейчас может дать исчерпывающий и бесспорный ответ на этот вопрос — ведь «эффект Резника» обнаружен совсем недавно. Но самое простое и очевидное соображение можно прочитать в любом приличном учебнике по теории эволюции: адаптивные модификации — не первые шаги эволюции, а ее результат, сформированный ею приспособительный механизм. Помимо всего прочего это означает, что они «включаются» в ответ на что-то, с чем данный вид более-менее регулярно сталкивался в ходе своей предыдущей эволюции. Знаменитое растение стрелолист под водой выпускает лентовидные листья, а над водой (или при произрастании на суше) — стреловидные, потому что он может расти и на мелководье, и на берегу, и на тех участках, которые несколько раз за лето успеют побывать то дном, то берегом. Геном стрелолиста эволюционно «знаком» с обоими наборами условий и имеет свою программу формирования листа для каждого из них. Рачок артемия имеет разное строение своих хвостовых члеников в зависимости от того, при какой солености воды он развивался, потому что этот рачок может жить в водоемах с разной соленостью, и его геном готов к любому ее значению в довольно широких пределах. Если бы хищные рыбы в тринидадских ручьях то появлялись во множестве, то полностью исчезали (или если бы каждый малек гуппи мог со сравнимой вероятностью оказаться как в водоеме, кишащем хищниками, так и в безопасном), возможно, гуппи бы выработали механизмы, позволяющие особи при одних и тех же генах развиваться либо в форму, приспособленную к опасностям, либо в форму, выгодную при их отсутствии, — а то и переходить из одной в другую в течение жизни. Но попадание рыбок из зашуганной хищниками популяции в безопасную заводь — явление слишком редкое и нерегулярное, чтобы стать фактором отбора; вселение хищников в мирные прежде воды случается еще реже, а их полное исчезновение там, где они прежде водились в изобилии, может быть только чудом (или началом очередного эксперимента в рамках «Проекта Гуппи»). Понятно, что предыдущая эволюция не снабдила вид никакими инструкциями на случай столь нештатных ситуаций[91].

Если это так, то не удивительно, что в большинстве экспериментов по эпигенетическому наследованию наблюдаемые сдвиги оказываются явно неадаптивными. Дело в том, что факторы, вызывающие их (от постоянного обилия высококалорийной еды до воздействия никотина), — это то, с чем данный вид в своей предыдущей эволюции не сталкивался. Попытка извлечь из прежнего эволюционного опыта какой-то «план действий» на такой случай неизбежно приводит к ошибкам — как попытки программы распознавания текстов опознать символ, отсутствующий в применяемом ею алфавите. Точно так же, как эта программа обязательно поставит какой-нибудь знак вместо неизвестного ей, геном существа, столкнувшегося с «эволюционно непредвиденной» ситуацией, попытается отождествить ее с какой-то известной. В результате какие-то изменения в распределении активности разных генов произойдут (и, возможно, даже отчасти передадутся ближайшим потомкам), но практически наверняка они будут неадекватными.

Несколько отступая от темы нашей книги, можно сказать, что такой подход присущ не только генетическим и компьютерным программам, но и, например, мозгу — в том числе и человеческому. И не только наивным умам простаков, всерьез интересующихся, к какой части паровоза и как именно нужно припрягать лошадь или как вернуть в интернет скачанную и прочитанную книгу, но и изощренным умам ученых. В самом деле, разве не так отреагировала бóльшая часть научного сообщества на открытие эпигенетических эффектов и эпигенетического наследования? На совершенно новые (и в общем-то непростые для нормального человеческого воображения) явления многие исследователи смотрят сквозь «оптику» давно обветшавших теорий, пытаясь влить «вино» новых фактов в «мехи» старых понятий и концепций.

Но наш разговор все-таки не о нравах человечества в целом и мира науки в частности, а об эволюции. Мы убедились, что закономерные изменения особей в течение их индивидуальной жизни могут совпадать или не совпадать с направлением эволюции вида или популяции, но в любом случае являются результатом предшествующей эволюции, а не причиной или движущей силой дальнейшей. И что эпигенетические эффекты, как бы они ни были интересны сами по себе, не могут рассматриваться как возможная основа для ламарковской эволюции.

Итак, наследование приобретенных признаков невозможно?

И все-таки они наследуются. Но…

Параллельно с попытками найти опору для ламаркизма в иммунологии и эпигенетике продолжались и поиски «наследования по Ламарку» в микробиологии. Казалось бы, флуктуационный тест Дельбрюка и Лурии навсегда закрыл вопрос, однозначно доказав: приспособление бактерий идет путем естественного отбора. Однако и в этой области нашлись люди, не верящие в однозначные и окончательные запреты. В конце 1980-х эту роль взял на себя профессор Гарвардской медицинской школы Джон Кернс.

Объектом его экспериментов была все та же кишечная палочка. Но если Дельбрюк и Лурия травили ее смертоносными фагами, то Кернс морил голодом. Для опытов он выбрал мутантный штамм lac^—с поврежденным геном фермента лактазы, расщепляющего молочный сахар — лактозу. Множество бактерий этого штамма Кернс высевал на среду, единственным питательным веществом в которой была именно лактоза.

Разумеется, в каждой чашке Петри находилось несколько клеток, у которых произошла обратная мутация и ген восстановил свою активность. Они успешно росли и размножались, давая начало видимым невооруженным глазом колониям. Но в отличие от опытов Дельбрюка и Лурии основная масса высеянных бактерий не погибала: они проходили через два-три деления, а затем переставали размножаться, ограничивали до предела процессы жизнедеятельности и в таком виде ждали лучших времен.

И для некоторых из них такие времена наступали! Если через сутки после посева в каждой чашке вырастало всего несколько колоний, то на следующий день к ним добавлялось еще несколько, потом еще… Число колоний, способных расщеплять лактозу, росло прямо пропорционально времени с момента посева на селективную среду. Динамика точно соответствовала эволюции по Ламарку: длительное действие фактора, к которому надо приспосабливаться, целенаправленно вызывало адекватные изменения в геноме.

Статья Кернса и его сотрудников, опубликованная в 1988 году в авторитетнейшем журнале Nature, наделала много шуму. Потребовалось длительное масштабное исследование, на которое был выделен специальный грант (целевые гранты на проверку и анализ уже полученных результатов — огромная редкость в современной науке), чтобы разобраться в механизме обнаруженного феномена.

Вообще-то еще до опытов Кернса биологи знали, что в неблагоприятных условиях частота мутаций в бактериальных клетках резко возрастает. Известен даже механизм этого явления: при стрессе в клетке работает альтернативная ДНК-полимераза, делающая гораздо больше ошибок, чем «штатная». Казалось бы, это не может объяснить обнаруженной Кернсом картины — мы же помним, что голодные клетки не делятся, а значит, и ДНК в них не удваивается. Невозможно сделать опечатку в ненапечатанном тексте!

Однако при внимательном рассмотрении оказалось, что у использованного Кернсом штамма ген лактазы был выведен из строя не до конца: мутантный фермент все-таки мог расщеплять молочный сахар, но его активность составляла около 2 % от нормальной. При таком скудном рационе ни о каком делении, конечно, не могло быть и речи. Но тут вступало в действие другое фирменное ноу-хау бактерий — амплификация. С гена, чьего белка клетке остро не хватает, снимается несколько копий, которые тут же встраиваются в геном. А, скажем, шесть экземпляров мутантного гена — это уже целых 12 % нормальной ферментативной активности, достаточно, чтобы потихонечку размножаться. Кривая ДНК-полимераза исправно штампует со всех экземпляров копии со множеством опечаток, и рано или поздно среди них оказывается спасительная — обратная мутация, восстанавливающая нормальную активность фермента. На месте медленно размножающейся кучки бактерий-инвалидов вырастает обычная колония полноценных клеток. И исследователь наблюдает, как там и сям всё новые клетки обретают исходно отсутствовавшую у них способность расти на лактозе и успешно передают ее по наследству…

У некоторых ученых, разбиравшихся в этом казусе, сложилось впечатление, что хитрец Кернс нарочно так подобрал параметры своего эксперимента, чтобы получить красивую картинку «эволюции по Ламарку». Но как бы то ни было, и этот случай в конечном счете свелся к дарвиновской модели: факторы среды не определяли направление мутаций, а лишь увеличивали их частоту и отбирали удачные варианты.

Однако, как вскоре выяснилось, история на этом не закончилась.

Филипп Хорват и Родольф Баррангу тоже работали с бактериями, но поначалу мало интересовались фундаментальными проблемами. Они были сотрудниками компании Danisco — крупнейшего мирового производителя пищевых ингредиентов и культур-заквасок. В последних широко использовался микроб Streptococcus thermophilus — одна из самых распространенных молочнокислых бактерий, сбраживающих лактозу в молочную кислоту. Слабым местом этого микроба была чувствительность к фагам (в том числе и к уже знакомому нам фагу Т1) — случайное заражение могло привести к массовой гибели стрептококков на всем предприятии. Однако и у стрептококка регулярно возникали штаммы, устойчивые к фагам, и это качество передавалось всему их потомству. Задачей Хорвата и Баррангу было выяснить механизм этой устойчивости.

К моменту начала их работы уже было известно, что стрептококк защищается от фагов иначе, нежели кишечная палочка. Если последняя обычно изменяет структуру белков-рецепторов на своей поверхности (лишая тем самым фага способности связываться с ними), то у первого ключевую роль играет так называемая система CRISPR/Cas. Ее ядро — локус CRISPR, участок генома, состоящий из коротких (23–47 пар) одинаковых последовательностей нуклеотидов, между которыми вставлены последовательности почти столь же короткие (21–72 пары), но уникальные. Набор этих вторых последовательностей, получивших название спейсеров, уникален для каждого штамма стрептококков — настолько, что, создав необходимую базу данных, можно уверенно определить, каким штаммом заквашен йогурт в вашем стаканчике.

Число спейсеров и разделяющих их повторов в разных клетках различно и может достигать нескольких сотен, но обычно их меньше 50. Рядом с локусом CRISPR лежит обширная область cas, объединяющая ряд обычных структурных генов, кодирующих различные белки. Общее у этих белков то, что все они работают с нуклеиновыми кислотами — это нуклеазы, полимеразы, нуклеотид-связывающие белки и т. д.

Заразив стрептококков фагом Т1 и выделив устойчивые клетки, Хорват и Баррангу сравнили их локус CRISPR с аналогичным локусом исходного штамма. Оказалось, что у выживших стрептококков этот локус вырос на одну или несколько пар «повтор — спейсер». Причем «текст» нового спейсера всякий раз точно совпадал с каким-нибудь из участков ДНК… того самого фага, устойчивость к которому приобреталась. Чтобы убедиться в неслучайности этого совпадения, ученые методами генной инженерии вставили в локус CRISPR неустойчивого стрептококка искусственный спейсер из ДНК фага. Измененная таким образом клетка оказалась устойчивой к фагу, с которым никогда не сталкивалась.

Дальнейшие исследования позволили реконструировать весь механизм бактериального иммунитета. При вторжении фага шанс на спасение получают те клетки, которые успевают вырезать из ДНК агрессора кусочек и вставить его в свой CRISPR, дополнив стандартным повтором. Затем со всего локуса считывается РНК, которую тут же нарезают на короткие кусочки: две половинки повтора по бокам (каждый повтор — это палиндром, одинаково читающийся слева направо и справа налево) и спейсер между ними. Поскольку центральная часть такой РНК комплементарна какому-то участку генома фага, она прочно и избирательно связывается с ним — после чего Cas-белки опознают по этой метке вирусную ДНК и уничтожают ее. (Кстати, первоначальное «взятие пробы» чуждой ДНК, интеграцию ее в локус CRISPR, нарезку считанной с этого локуса РНК на функциональные фрагменты и т. д. тоже делают Cas-белки, только другие.) И отныне данный фаг никогда не сможет заразить клетки данного штамма — по крайней мере, пока не изменит тот участок своего генома, который бактерия ввела в свою «антивирусную библиотеку».

Все это изрядно напоминает работу антител у высших животных. Но формирование антител — процесс строго дарвиновский, хотя и искусственно ускоренный (см. главу «Неотвратимая случайность»). А вот в системе CRISPR/Cas нет ни случайных изменений, ни отбора: запись в геном, обеспечивающая адаптацию к новому фактору среды (в роли которого выступает фаг), вносится непосредственно самим этим фактором. И в дальнейшем наследуется всеми потомками приобретшей его бактерии: по набору спейсеров в данной клетке можно узнать, с какими фагами сталкивалась она и ее предки. То есть все происходит именно так, как постулировал Ламарк.

При этом система CRISPR/Cas — не такая уж экзотика. Правда, у эукариотных организмов, в том числе у всех многоклеточных, ее нет[92], но ею обладают почти все археи (безъядерные организмы, выделяемые ныне в особый домен[93] живых существ) и около половины изученных бактерий. Имеется она и у кишечной палочки (причем локусы CRISPR впервые были обнаружены именно у этой бактерии — еще в 1987 году). Однако в эксперименте Дельбрюка и Лурии она никак себя не проявила: на срабатывание этого механизма требуется время, а литические фаги вроде использовавшегося в эксперименте Т1 этого времени бактерии не дают, слишком быстро приводя ее к гибели. К тому же эффективность работы CRISPR/Cas у разных штаммов кишечной палочки очень разная, а Дельбрюк и Лурия использовали штамм, у которого она минимальна, а иногда и вовсе не работает.

После открытия Хорвата и Баррангу (опубликованного в 2007 году) система CRISPR/Cas в считаные годы превратилась сначала в один из самых популярных объектов исследования, а затем — в важнейший инструмент генно-инженерных манипуляций. Что и понятно: разобравшись в механизме ее работы, молекулярные биологи получили принципиальную возможность вырезать из генома любую конкретную последовательность. Это открывает головокружительные перспективы как для фундаментальных исследований, так и для практической медицины: используя механизм CRISPR/Cas, можно вырезать из генома встроившиеся туда вирусы (в том числе ВИЧ — и такие исследования идут сейчас во многих лабораториях) или чрезмерно активные, не реагирующие на сигналы регуляторов гены. Но нам сейчас интересно не практическое применение этого механизма, а его принципиальное значение. Так что же — прямая наследуемая адаптация организма к факторам среды все-таки возможна?

Да, возможна. Но только к одному-единственному типу факторов: повреждающему агенту биологической природы. Иными словами, информация из окружающей среды может быть прямо внесена в геном только в том случае, если она уже выражена на языке генетического кода[94]. Таким образом «ла-марковское наследование иммунитета» у бактерий оказывается тем самым исключением, которое подтверждает правило: отбор случайных изменений — единственный способ создать новую генетическую информацию. Все остальные механизмы, включая самые экзотические, могут ее хранить, переносить, переписывать, собирать, использовать — но не создавать.

В рамках модного сейчас геноцентрического подхода (согласно которому основным объектом отбора и единицей эволюции является не организм, не популяция, а «репликатор»: способная к самовоспроизведению нуклеотидная последовательность, грубо говоря — ген) видеть тут какое-то «ламарковское» наследование вообще нет оснований: вирусные последовательности остаются такими, какими были, никакого направленного влияния среды на них не происходит, а что при этом они попадают из вирусного генома в «библиотеку» бактерии — так ведь лидеры геноцентрического направления (такие как Ричард Докинз) давно объяснили нам, что гену в общем-то все равно, какой именно организм-носитель будет обеспечивать его, гена, сохранение и воспроизводство — лишь бы какой-нибудь обеспечивал.

Правда, как раз геноцентрическая интерпретация данного явления наталкивается на одну трудность: попав в «антивирусную библиотеку» клетки, вирусная последовательность начинает работать на предотвращение размножения собственных копий. Иными словами, организм (в данном случае — бактерия) использует репликатор против его же собственных эволюционных интересов. Всемогущий репликатор, главное действующее лицо эволюции оказывается лишь орудием в руках собственного носителя — организма!

На это, конечно, можно возразить, что здесь вирусной последовательности противостоят на самом деле тоже репликаторы, причем целый коллектив — гены бактерии. Их много, их «умения» весьма разнообразны, и они действуют согласованно — не удивительно, что они могут заставить фрагмент вирусного генома действовать в их интересах и против его собственных. В конце концов, если многие паразиты могут управлять поведением зараженных ими хозяев, часто заставляя последних ускорять собственную гибель или целенаправленно заражать своих собратьев — то что особенного в том, что бактерия может делать то же самое с фрагментом вирусного генома, вообще не имеющим собственного поведения? С другой стороны, в системе CRISPR/Cas используются небольшие фрагменты вирусной ДНК, фактически неспособные ни к кодированию вирусных белков, ни к самостоятельной (не подконтрольной бактерии) репликации, то есть не являющиеся репликаторами в докинзовском смысле.

Я не буду сейчас защищать ни ту, ни другую точку зрения. Для задач данной книги куда важнее показать, что феномен наследуемого антивирусного иммунитета действительно очень интересен для понимания эволюционных механизмов. Но не тем, что дает формальное право говорить «наследование приобретенных признаков существует», а тем, что позволяет по-новому взглянуть на противостояние «геноцентризма» и «органицизма» в эволюционной теории. Возможно, через несколько десятилетий эта антиномия будет казаться столь же схоластической, как споры сторонников «автогенеза» и «эктогенеза» в XIX столетии.

Навязчивая идея

Сюжеты, изложенные в предыдущих главках, — лишь самые известные из предпринятых в последние два-три десятилетия попыток вернуть идею «эволюции по Ламарку» в научный дискурс. Попытки обнаружить наследование приобретенных признаков предпринимались и в других областях биологии. Чтобы не растягивать до бесконечности эту и без того уже сильно раздутую главу, рассмотрим еще только одну такую попытку, выбранную не потому, что она чем-то выделяется среди прочих, а наоборот — потому что она абсолютно типична.

В начале 2009 г. Journal of Neuroscience опубликовал статью группы исследователей во главе с доктором Ларри Фейгом из Университета Тафтса. Суть их работы сводилась к следующему. Было известно, что у мышей выход из строя определенного гена ухудшает переход выученного навыка в долговременную память. Было известно также, что если растить такую мутантную мышку в обогащенной среде (помещении со множеством переходов и закоулков, игрушками, тренажерами типа «беличьего колеса» и т. д.), то это ухудшение можно практически полностью компенсировать — мутантные мышки запоминают выученное не хуже нормальных, несмотря на дефектный ген. Так вот, согласно результатам Фейга и его коллег, у детей таких мышек действие мутантного гена тоже компенсировалось — хотя опыта развития в обогащенной среде у них не было даже внутриутробного. (По достижении взрослого состояния мыши-родители возвращались в стандартные клетки, где и происходило зачатие, вынашивание и рождение мышат.) Правда, во втором поколении компенсация была неполной и временной: через несколько месяцев мыши второго поколения возвращались к показателям обучения, характерным для нетренированных мутантов. Тем не менее авторы исследования настаивают на достоверности обнаруженного ими эффекта.

Никакой заметной реакции в научном мире работа группы Фейга не вызвала, желающих повторять их опыты и искать в них методологическую ошибку и не нашлось. Но, на мой взгляд, определенный интерес представляет сравнение этой работы с классическими «экспериментальными доказательствами» ламаркизма времен Боннье, Шманкевича или Броун-Секара. Если тогда «передачу нажитого» искали в наглядных морфологических признаках или хотя бы в прямых показателях физиологических функций, то у Фейга речь идет о влиянии на некий искусственный эффект, в свою очередь сводящийся к некоторому влиянию на процессы обучения. Возможно, следующие поколения ламаркистов будут доказывать существование заветного феномена «влиянием на влияние на влияние на влияние…» — и только где-то в конце этого ряда будет маячить некий реальный, биологически значимый параметр.

Невольно напрашивается вопрос: чем же так привлекательна идея эволюции на основе прямого наследования адаптивных изменений, если несмотря на то, что за почти полтора века напряженных поисков не удалось обнаружить даже сам эффект, всё новые и новые поколения энтузиастов, не жалея усилий и рискуя своей профессиональной карьерой, упрямо пытаются его найти? Если бы речь шла просто о проверке гипотезы, когда-то казавшейся перспективной, ее давно сочли бы окончательно опровергнутой и списали бы в архив — как это произошло со множеством выдвинутых за это время теорий, о которых сейчас помнят только историки науки. А так — истово, упорно, вопреки всем уже полученным фактам и всем теориям, порой прибегая к сомнительным трюкам, а то и к прямым фальсификациям, — ищут не бесстрастный ответ на вопрос «да или нет?», а бесценное сокровище. Такое, что если его найти, оно окупит все неудачи и разочарования.

Разумеется, этот вопрос выходит за пределы темы нашей книги — но все же попытаемся ответить на него. Итак, чем же так привлекательна идея «эволюции по Ламарку»? Объяснительная сила у нее — нулевая: никакой непонятный факт не станет более понятным, никакие случайности или особенности не выстроятся в закономерность, никакие явления не обнаружат связи друг с другом, если мы примем предположение о наследовании адаптивных изменений. (Наоборот, потребуются дополнительные объяснения: каков механизм такого наследования, почему его так трудно заметить и т. д.) Не вытекает из этой идеи и никакой внятной исследовательской программы, кроме бесконечных поисков самогó заветного эффекта. В самом деле — допустим, мы приняли предположение неоламаркистов в качестве рабочей гипотезы. Ну и что? Какие из этого следуют выводы, которые можно было бы проверить путем эксперимента, наблюдения, анализа баз данных или еще какого-нибудь научного метода?

Какие еще могут быть достоинства у научной теории? Разве что эвристическая красота и остроумие. Это, конечно, параметры субъективные — кому что больше нравится. Но вкусы человека, которому теория, сводящаяся к тезису «живые существа приспособлены к условиям обитания, потому что могут приспосабливаться к ним», кажется более изящной и остроумной, чем модель Дарвина, должны быть уж слишком экстравагантными.

Так в чем же секрет неувядаемой популярности ламаркизма?

Лично я могу предложить только одно объяснение: эта идея дает надежду на ненапрасность личных усилий и вообще прожитой жизни. Из нее следует, что если тот или иной конкретный индивидуум будет учиться, его дети будут умнее, чем они были бы без этого. Если он будет заниматься спортом и следить за своим здоровьем и внешностью, они будут сильнее, здоровее, красивее. Правда, на уже рожденных детей самосовершенствование родителей не может повлиять даже с точки зрения ламаркизма… но если родители заставят самих детей работать над собой, это сделает совершеннее внуков. Пусть это далеко от личного бессмертия, но все-таки наши физические и умственные достижения не умрут вместе с нами, а хотя бы в какой-то степени продолжат жить в наших потомках.

Дарвинизм, конечно, такой надежды не дает. Биологически наши дети наследуют от нас только наши гены — все остальное мы можем передать им (если, конечно, они захотят взять) только при помощи тех или иных культурных механизмов. Обидно, но что делать? Целью научных теорий является приближение к истине, а утешать людей и побуждать их не падать духом — задача религии (или психотерапии). Попытки же возложить на научную теорию функции религиозной доктрины приводят к тому, что можно, вслед за Михаилом Анчаровым, назвать «эффектом гоночной коровы»: если заставить дойную корову участвовать в скачках, то ни одного приза она все равно не возьмет, а вот доиться будет гораздо хуже.

Пожалуй, здесь надо сказать еще вот о чем. В последние десятилетия определенную популярность приобрел «глобальный эволюционизм», он же «универсальный дарвинизм» — семейство философско-методологических концепций, претендующих на выявление универсальных закономерностей эволюции всего сущего — от атомов до галактик, от космических газопылевых скоплений до художественных стилей и бизнес-схем. Собственно дарвиновская, биологическая эволюция в этих концепциях рассматривается как частный случай эволюции — наиболее разработанный теоретически и, возможно, наиболее удобный для такой разработки.

Правда, при попытке применить дарвиновский подход к другому кругу явлений оказывается, что некоторые из этих явлений — в частности, многие объекты социально-экономических дисциплин — эволюционируют не по Дарвину, а скорее по Ламарку и неоламаркистам. В самом деле, трудно поверить, что более эффективные способы организации производства или привлечения голосов избирателей рождаются в результате отбора мелких случайных изменений в прежних схемах — все-таки каждая новация такого рода, удачная или нет, уже в момент своего рождения направлена на улучшение прежней структуры[95]. То есть, если говорить в терминах биологической эволюции, в этих процессах «изменчивость» уже сама по себе до некоторой степени адаптивна, хотя ее результаты и поступают затем на суд внешнего отбора — как это и постулировали неоламаркисты второй половины XIX века.

Однако «глобальных эволюционистов» это не смущает: для них принципиальной разницы между дарвиновским и ла-марковским механизмами эволюции нет, коль скоро тот и другой направлены на адаптацию. «Столь важная когда-то грань между ламаркизмом и дарвинизмом больше не воспринимается как принципиальная, ламарковские процессы воспринимаются как частный случай, вариация глобальной дарвиновской схемы», — резюмирует эти взгляды в своем обзоре «дарвинизма за пределами дарвинизма» историк и методолог науки Георгий Любарский.

Разумеется, можно найти такие аспекты рассмотрения эволюционного процесса, для которых разница между ламарковским и дарвиновским механизмами будет неважна (например, если нас интересует филогения, то есть происхождение той или иной группы живых существ и ее родственные связи). Но если говорить именно о механизмах эволюции, то, как мне представляется, подобный «обобщающий» подход глубоко порочен, поскольку не позволяет увидеть главное. Дарвиновский естественный отбор — это единственный достоверно известный нам сегодня механизм порождения новых смыслов из хаоса, информационного шума. (Это, разумеется, не означает, что других механизмов нет и быть не может — это означает лишь, что на данный момент они нам неизвестны и мы не знаем даже, существуют ли они.) И вот именно эта принципиальная особенность дарвиновского механизма совершенно выпадает из поля зрения при любой попытке «обобщения» его с ламаркистскими представлениями об эволюции — которые не включают в себя никакого конкретного механизма адаптации.

Собственно, это наглядно демонстрирует внутреннюю (не связанную с соответствием или несоответствием фактам) слабость ламаркизма: даже будучи применен к тем явлениям, которые в него вписываются, он не дает никакого нового знания о них. Но, как говорится, это уже совсем другая история. Мы же и так слишком отвлеклись от темы этой книги. Самое время вернуться к ней — и конкретно к сюжету о соперниках дарвинизма.

Итак, ламаркизм во всех его изводах, несмотря на эмоциональную привлекательность, так и не смог предложить для объяснения эволюции не только ничего сопоставимого с дарвинизмом (даже в его классической версии — не говоря уж о современной), но и вообще ничего существенного. Но ведь были же и другие недарвиновские концепции эволюции. Наша следующая глава посвящена одной из самых оригинальных и содержательных из них.

Этот бодрый слоган, довольно популярный сегодня среди американских молодых биологов, вероятно, вызовет удивление у читателей этой книги — даже если кому-то из них прежде не доводилось слышать об альтернативах дарвинизму. Разумеется, с точки зрения и элементарной логики, и истории науки он абсолютно несостоятелен: недарвиновские эволюционные теории не только логически возможны, но и реально существовали и в некоторые периоды пользовались немалым успехом. Мы ознакомились здесь с четырьмя из них, но на самом деле их было невероятно много — по меткому замечанию современного российского историка науки Алексея Куприянова, список одних лишь их названий своей нескончаемостью напоминает знаменитый «Перечень кораблей» из гомеровской «Илиады».

Тем удивительнее, что в качестве описания сегодняшней ситуации тот же самый категоричный слоган почти не грешит против истины. О креационизме мы еще будем говорить подробно, пока же только отметим, что все версии и разновидности этой «альтернативы дарвинизму» лежат заведомо вне той области деятельности, которую принято называть наукой. В пределах же научного подхода соперников у дарвинизма сегодня и впрямь фактически не осталось. Как уже говорилось, новых эволюционных теорий в ХХ веке почти не появлялось — но это была только одна сторона дела. Другая заключалась в том, что ни одна из «старых», выдвинутых в предыдущем столетии теорий не получила сколько-нибудь заметного развития. Разве что от «гетерогенеза» Кёлликера можно протянуть линию через концепции Коржинского и де Фриза к современным представлениям о мутациях (см. главу 6) — но чем дальше по этой линии продвигались взгляды ученых на наследственные изменения, тем меньше оставалось в них «альтернативности». Сторонники же иных теорий десятилетие за десятилетием занимались лишь поиском и коллекционированием фактов, которые должны были бы доказать существование постулируемых ими феноменов (наследования приобретенных признаков, непосредственного влияния ландшафта на облик организмов, внутренних программ будущей эволюции, «эволюционной инерции» и «эволюционного старения» и т. п.) или хотя бы недостаточность дарвиновских факторов. Ничего хотя бы сопоставимого со СТЭ — теорией, логично и убедительно увязывающей дарвиновские идеи с важнейшими открытиями биологии ХХ века, — сторонникам какой-либо из альтернативных эволюционных теорий создать так и не удалось. Более того: сама подобная задача была осознана и сформулирована разве что сторонниками номогенеза — но и им, как мы уже знаем, не удалось даже сколько-нибудь приблизиться к ее решению. Не удивительно, что эти теории неуклонно теряли свою привлекательность в глазах следующих поколений ученых — особенно на фоне изощренных и весьма плодотворных моделей СТЭ. Желающих потратить свою единственную жизнь на поиск чего-то, что уже сто лет безуспешно ищут, находилось немного.

Тем не менее и сегодня, после схода со сцены всех внятных теоретических альтернатив дарвинизму, существуют (и появляются в каждом новом поколении) ученые, пытающиеся его опровергнуть или хотя бы доказать его недостаточность. При этом современные антидарвинисты (если не считать ламаркистов, о которых мы уже сказали), критикуя нелюбезную им теорию, чаще всего не выдвигают в противовес ей никакой другой. Их претензии к дарвинизму (или конкретно к СТЭ) обычно сводятся к тому, что эта теория не учитывает того-то и того-то или не объясняет такие-то и такие-то факты и эмпирические закономерности.

Некоторые из этих претензий можно признать в определенной мере справедливыми. Мы уже говорили (см. главу 2) о том, что, например, в современной эволюционной теории отсутствует внятный анализ такого важнейшего эволюционного феномена, как симбиогенез, и нет даже понятий и категорий, пригодных для такого анализа. То же самое можно сказать и о некоторых других важных эволюционных проблемах. Например, безусловно признавая существование и широкую распространенность горизонтального переноса генов[120], современная теория опять-таки не имеет ясной и четкой трактовки роли этого явления в эволюции. Нельзя, однако, не заметить, что антидарвинисты часто не ограничиваются указанием на подобные теоретические пробелы, а непостижимым образом делают из них выводы типа «раз существует горизонтальный перенос генов, значит, изменчивость далеко не всегда случайна». Пояснения, каким образом из одного следует другое, в этих работах обычно отсутствуют. Зато в один ряд с этими явлениями (действительно представляющими собой серьезную проблему для современной эволюционной теории и определенный вызов ей) часто ставятся вообще все факты, о которых не написано черным по белому в «Происхождении видов» или хотя бы в сборнике «Эволюция: современный синтез»[121]. Венчают эту кучу-малу обычно призывы «отказаться от слепого следования дарвинистским догмам», отбросить «устаревшую» СТЭ и вообще смотреть на эволюцию шире, не отвергая априори никакие возможности.

Подобные призывы (как и складывающийся у читателя образ их авторов — честных ученых, не желающих следовать старым догмам и закрывать глаза на нестыковки) выглядят очень привлекательно. Единственный их недостаток — они абсолютно неосуществимы. По крайней мере, в рамках науки.

Призыв «ничего не отвергать априори» и «рассматривать любые возможности» при всей своей риторической выигрышности фактически равносилен отказу от уже достигнутого знания. Последовательное проведение его в жизнь означает, что нам следует всерьез рассматривать проекты вечного двигателя, идею неизменности видов, флогистонную теорию горения и геоцентрическую модель Вселенной. А также все прочие теории, гипотезы и догадки, когда-либо выдвигавшиеся в истории человеческой мысли — в частности, все те десятки или сотни заслуженно забытых эволюционных теорий, о которых шла речь в первом абзаце этой подглавки.

Что же касается призыва к смене преобладающих взглядов на эволюцию, то история науки знает немало революций, в ходе которых старые, заслуженные, господствовавшие в своих областях на протяжении многих десятилетий, а то и веков теории низвергались со своих пьедесталов. Но в этой череде драматических событий нет ни одного случая, когда от господствующей теории отказывались «просто так» — потому что она не объясняет или недостаточно учитывает те или иные факты. Такие перевороты всегда следуют старому лозунгу «Король умер — да здравствует король!»: отказ от доминирующей теории возможен только в пользу какой-то другой. Причем эта другая должна объяснять факты (как минимум — те, что не вписывались в старую теорию, а в идеале — все, которые старая теория объясняла, плюс хотя бы часть тех, которые она не объясняла) лучше, чем это делала ее предшественница. Пока такая теория не выдвинута, любые сетования на изъяны господствующей теории остаются сотрясением воздуха. Можно пытаться убедить научное сообщество сменить одну теорию на другую, но бессмысленно надеяться, что оно променяет имеющуюся теорию на ничто. И это — проявление не консерватизма или зашоренности, а элементарного здравого смысла: теория, объясняющая и предсказывающая хоть что-то, всегда лучше красивых общих слов, не объясняющих и не предсказывающих ничего.

Теории же, которая объясняла бы что-то лучше дарвиновской, у критиков дарвинизма нет[122]. Собственно говоря, у них нет вообще никакой теории. Старые, унаследованные от XIX века теории остались в том же архаичном, неразработанном состоянии, на котором прервалось их развитие много десятилетий назад — подобно бутону, который засох, так и не успев распуститься. И если, как мы видели в главе 4, для центрального постулата ламаркизма — наследования приобретенных признаков — время от времени пытаются найти какие-то «современные» механизмы, то прочие альтернативы дарвинизму и сегодня обсуждаются (если и когда вообще обсуждаются) в терминах вековой — полуторавековой давности. (Впрочем, те оппоненты дарвинизма, о которых идет речь в этой главе, обычно и не спешат становиться под знамена той или иной конкретной теории, упоминая их обычно лишь как примеры того, что «не верить в СТЭ» можно и не будучи креационистом.) А новые теории, как уже говорилось, не появляются давно.

Вопрос о том, почему некоторые ученые готовы отказаться от имеющейся теории даже в отсутствие внятной альтернативы, интересен и содержателен, но относится скорее к области психологии, чем к теме данной книги. Позволю себе только одно замечание, дабы у читателя не создалось впечатление какого-то повального бегства ученых от СТЭ или вообще от дарвинизма. Во-первых, наука, даже академическая, — сегодня профессия массовая, и среди профессиональных ученых можно найти людей любого психологического склада и носителей любых, самых экзотических мировоззрений. Во-вторых, значительная часть, если не большинство, современных антидарвинистов из числа ученых — не биологи (в лучшем случае — историки биологии). А профессиональные интересы антидарвинистов-биологов обычно не связаны непосредственно с эволюционными эффектами, — эволюционное теоретизирование для таких авторов является если не хобби, то, по крайней мере, экскурсом в малознакомую им область. (Современная наука не только массова, но и чрезвычайно специализирована, и от высококлассного специалиста по внутриклеточным мембранным структурам или по биохимии и биофизике белков, обеспечивающих мышечное сокращение, нельзя требовать профессионального знакомства с эволюционной проблематикой.) Что же до сообщества ученых, занимающихся именно проблемами и механизмами эволюции, то в нем скорее преобладает мнение, вынесенное в название этой главы.

Гораздо интереснее другой вопрос: а почему, собственно, так давно не появляется принципиально новых эволюционных теорий? Если на протяжении многих десятилетий устойчиво существует круг людей, не удовлетворенных (неважно, по каким причинам) существующей теорией — почему же никто из них не предложит ничего содержательно нового? Почему они ограничиваются либо перелицовкой теорий позапрошлого века, либо вообще только критикой господствующих взглядов?

Конечно, ответ на этот вопрос тоже выходит за пределы темы данной книги и к тому же может быть только предположительным. И все же я позволю себе высказать некоторые соображения о возможных причинах такого положения вещей.

Разумеется, определенную роль играет многократно возросший объем знаний — что делает неизбежной все более узкую специализацию ученых. Вспомним: перу Дарвина помимо «Происхождения видов» принадлежат книги по геологическому строению некоторых конкретных регионов, систематике усоногих раков и орхидей, поведению человекообразных обезьян, экологической роли земляных червей, движениям растений… И каждая из этих книг включает не только обзор имеющихся сведений, но и результаты собственных исследований автора, выполненных на передовом для того времени уровне. Причем в эпоху Дарвина подобная разносторонность была в порядке вещей. Конечно, и тогда не всякий натуралист хотел и был способен профессионально заниматься столь разнородными предметами — но разбираться в них, быть в курсе новейших исследований во всех этих областях и понимать, как эти исследования соотносятся с ранее существовавшими представлениями, тогда считалось само собой разумеющимся для всякого, кто серьезно работает в «естественной истории». Сейчас это почти невозможно даже для очень эрудированных ученых — слишком велик объем как уже накопленных наукой знаний, так и постоянно поступающей новой информации. Безусловно, это сильно затрудняет создание новых «больших» теорий, претендующих на интерпретацию столь многостороннего и всеобъемлющего явления, как биологическая эволюция. Недаром крупнейшие научные теории ХХ века — как в биологии, так и в других естественных науках — создавались, как правило, усилиями многих (порой многих десятков) ученых, часто работавших в разных городах и странах.

Думается, однако, что для полного понимания произошедших изменений наш вопрос надо перевернуть: почему во второй половине XIX — начале XX века урожай этих теорий был столь обильным?

Нетрудно видеть, что практически все они отличались очень слабой (по нашим сегодняшним меркам) связью с фактическими данными. Хотя авторы практически каждой из таких теорий приводили те или иные факты, подтверждающие (по их мнению) сформулированные ими «законы» и «принципы», эти примеры, с одной стороны, почти всегда можно было истолковать иным образом, а с другой — найти сколько угодно примеров противоположных. О ничего не доказывающих «фактических доказательствах» наследования приобретенных признаков мы уже говорили (см. главу «Август Вейсман против векового опыта человечества»). А вот другой пример: в качестве аргумента в пользу автогенеза (эволюции под действием чисто внутренних причин) или ортогенеза (направленной эволюции) часто приводился широко известный «закон инерции» австрийского палеонтолога Отенио Абеля: изменение какой-либо структуры, органа или общих характеристик организма (например, размеров тела), раз начавшись, неуклонно идет в том же направлении независимо от того, адаптивны или не адаптивны дальнейшие шаги по этому пути. Классическими примерами действия этого «закона» считаются редукция пальцев у непарнокопытных (как известно, у современных лошадей на каждой конечности осталось только по одному пальцу) или огромные рога вымершего оленя мегацероса. Но с одной стороны — откуда известно, что эти признаки не-адаптивны, что в своем развитии они проскочили некий «оптимальный» уровень? Сравнить скорость и маневренность современных лошадей с аналогичными характеристиками их многопалых предков мы не можем. Если посмотреть на современных непарнокопытных, у которых редукция пальцев менее выражена или отсутствует вовсе — носорогов и тапиров, — то по своим беговым возможностям лошади, мягко говоря, не уступают им. Что же до оленьих рогов, то в главе 3 мы уже обсуждали, каким образом чисто дарвиновские механизмы могут приводить к развитию подобных «излишеств». С другой же стороны, можно привести сколько угодно примеров того, как в одних и тех же группах и даже в одних и тех же эволюционных линиях направление развития одних и тех же признаков менялось на прямо противоположное. Можно вспомнить, например, эволюцию нелетающих птиц, изменение размера тела у хоботных (при общей тенденции к увеличению размеров эта группа то и дело порождала карликовые формы). Как мы увидим в главах 21 и 22, даже такой хрестоматийный пример «эволюции в определенном направлении», как изменение размеров мозга в ряду предков человека, при внимательном рассмотрении оказывается не столь однозначным.

Иными словами, большинство эволюционных теорий XIX века отличалось тем, что они не пытались объяснить всю совокупность известных фактов (или хотя бы какой-то группы фактов, выделенной на основании ясного и строго определяемого признака), а лишь выбирали из нее те отдельные факты, которые хорошо иллюстрировали основную идею теории[123]. Впрочем, еще важнее было то, что по сути дела эти теории ничего не объясняли. Ну, допустим, мы вслед за сторонниками автогенеза примем, что эволюция (по крайней мере на над-видовом уровне) идет в основном под действием «внутренних факторов». А что это за «факторы», какова их физическая природа, посредством каких механизмов они определяют направление эволюции? Предположим, мы согласимся с Кёлликером, что среди потомства какой-нибудь медузы один зародыш может вдруг начать развиваться по совсем другому сценарию и в результате вырастет в морскую звезду или морского ежа. Но что такое должно случиться с этим зародышем, чтобы ход его развития изменился столь резко — в то время как его родные братья и сестры, порожденные теми же родительскими особями, разовьются в обычных медуз? И чем определяется, что он разовьется именно в иглокожее, а не в какую-то совсем иную форму? На подобные вопросы эволюционные теории XIX века либо не отвечали вовсе, либо ссылались на некие «особые законы развития, господствующие над всей природой». Понятно, что никаких проверяемых выводов из такого рода теорий сделать невозможно[124].

Назовем, наконец, вещи своими именами: эти построения не были научными теориями в современном понимании. По сути дела это были натурфилософские учения, а их обилие и немалая популярность в научном сообществе отражали переходную природу той области знания, которую принято было называть тогда «естественной историей». Мы привыкли считать, что обособление науки от донаучных форм познания (прежде всего от философии и схоластики) происходило в конце XVI — начале XVII вв. и получило свое завершение в осознанном и явном изложении научного метода в трудах Фрэнсиса Бэкона. На самом деле в разных областях науки это обособление происходило не одновременно и порой занимало длительное время. «Естественная история» в XIX веке как раз и пребывала в таком промежуточном состоянии, постепенно избавляясь от наследия натурфилософии и превращаясь в «чистое» естествознание[125]. И хотя решительный поворот в сторону научного метода был сделан еще в первой половине века, традиция натурфилософского мышления была еще очень сильна — особенно там, где возможности прямого экспериментального исследования были весьма ограничены или отсутствовали вовсе. Именно такой областью в ту пору были эволюционные представления — особенно в той части, которая относилась к механизмам эволюции.

Уже в первые годы ХХ века успехи новой, экспериментальной биологии с одной стороны и широкое распространение в научной среде философии позитивизма (прямо требовавшей очистить науку от всех пережитков натурфилософии) — с другой радикально изменили ситуацию. Теперь уже заменять конкретные объяснительные модели отсылками к туманным абстракциям стало неприличным даже при обсуждении вопросов, недоступных для экспериментального исследования. Впрочем, и сама разработка таких вопросов стала восприниматься с подозрением: согласно позитивистской философии они вообще не относились к областинауки.

Понятно, что в таком подходе таились свои ловушки, и некоторым областям науки впоследствии пришлось дорого заплатить за чрезмерное увлечение им[126]. Помимо всего прочего, это стало одной из причин тяжелого кризиса эволюционизма в 1900-х — 1920-х годах — энтузиасты «новой биологии» сочли слишком натурфилософскими и недостаточно научными все эволюционные теории XIX века, включая и классический дарвинизм. Но так или иначе кризисы в конце концов были преодолены, чересчур жесткие и прямолинейные критерии «научности» заменены более глубокими и изощренными — а вот натурфилософия так и осталась за пределами науки. Сегодня построения, столь слабо подкрепленные фактами и не позволяющие сделать какие-либо проверяемые выводы, никто просто не будет рассматривать как научные теории[127]. Собственно говоря, подобные рассуждения создаются и публикуются и в наши дни (правда, в основном авторами, чей род занятий далек от биологии[128]), но уже не воспринимаются как часть научного дискурса. Профессионалы их не обсуждают, и даже те биологи, которых категорически не удовлетворяет современная эволюционная теория, не позволяют себе прибегать к подобным натурфилософским построениям.

В поисках метадарвинизма

Разумеется, все сказанное не означает, что теоретическое описание эволюции вечно будет возможно только в рамках дарвинизма. Одно из принципиальных отличий научных теорий от доктрин иной природы (например, от религиозных вероучений) состоит как раз в том, что ни у какой научной теории нет гарантии вечности. Любая, даже самая развитая, успешная и заслуженная из них может быть в любой момент свергнута со своего трона — если упрется в неразрешимые проблемы и если при этом появится другая теория, способная эти проблемы решить. Как известно, так произошло около ста лет назад с механикой Ньютона, почти четверть тысячелетия безраздельно царившей в физике и считавшейся образцом для любых естественнонаучных теорий.

Правда, тот же пример показывает, что столь заслуженные теории редко отбрасываются полностью — ведь огромный массив ранее установленных фактов, соответствующих старой теории, никуда не девается, и его нужно как-то объяснить. Поэтому наилучшим исходом считается вхождение старой теории в новую на правах частного случая. Бывает и так, что в науке длительное время сосуществуют две теории, относящиеся к одной области, но описывающие разные аспекты ее. Даже если при этом они выглядят несовместимыми, нередко в конце концов выясняется, что они не противоречат друг другу и могут быть сведены в единую концепцию. Хрестоматийным примером такого рода является соперничество корпускулярной и волновой теорий света (длившееся более двух столетий), а в истории биологии — противостояние фагоцитарной теории иммунитета Ильи Мечникова и гуморальной теории Пауля Эрлиха.

После всего, что было сказано выше, вторая возможность выглядит совершенно неактуальной: если сегодня у нас нет ни одной внятно сформулированной теории биологической эволюции, кроме различных версий дарвинизма, — какая же концепция могла бы соперничать с ним или оказаться взаимо-дополнительной по отношению к нему? И в самом деле, в современной эволюционной литературе мы таких концепций не найдем. Однако уже известный нам Георгий Любарский, например, считает, что такая теория могла бы быть создана на основе идей Иоганна Вольфганга Гёте. Как известно, великий немецкий поэт был также выдающимся естествоиспытателем-натуралистом и горячим сторонником эволюционных взглядов. Однако его интересовали не механизмы эволюции, а закономерности преобразования форм живых организмов. В частности, именно Гёте предложил чисто топологические преобразования («сжатия» и «расширения»), позволявшие выводить одни растительные формы из других. Так, например, с этой точки зрения, цветок — это предельно сжатый по продольной оси побег, а его части (лепестки, тычинки, пестики) — различным образом преобразованные листья этого побега.

Морфология Гёте (кстати, именно он ввел в биологию сам термин «морфология») была весьма популярна в начале — середине XIX века, однако позднее интерес к ней сильно упал — отчасти из-за увлечения историческим подходом, охватившего натуралистов после выхода «Происхождения видов», и особенно — после «Общей морфологии» Геккеля[129]. Другой причиной того, что подход Гёте вышел из моды, была невозможность отличать плодотворные реконструкции такого рода от ошибочных. По сути, после смерти Гёте развитие этого подхода прекратилось, и со временем он был настолько забыт, что немногочисленные авторы, пытавшиеся исследовать эту проблему, не опирались на работы Гёте, а разрабатывали собственную систему терминов и понятий. Между тем, по мнению Любарского, переформулировка идей Гёте на языке современной биологии и их дальнейшая разработка вполне могли бы привести к созданию теории, способной описать те аспекты эволюции, которые остаются «невидимыми» для любых версий дарвинизма, — и тем самым дать (вместе с существующей эволюционной теорией) целостное описание эволюции.

На мой взгляд, это возвращение к той программе, которую в свое время пытался осуществить Любищев и вслед за ним — Мейен (см. главу 5). В основе этой программы лежит явное или неявное предположение, что формы живых организмов и их отдельных частей имеют собственные законы изменения, которые могут быть использованы для выполнения тех или иных функций, но определяются не ими[130]. Однако то, что в разных группах сходные структуры (раковины, листья, всякого рода ветвящиеся структуры — от побегов до рогов и т. д.) образуют сходные ряды форм, может быть следствием совсем других причин. Одно вероятное объяснение (некоторые возможные в принципе формы или возможные переходы между ними реально не наблюдаются потому, что схемы развития, приводящие к ним, на каком-то этапе оказываются несовместимыми с жизнью зародыша) мы уже упоминали в главе 5. Но можно предложить и другие объяснения.

Давайте вспомним, что любой орган или структура (равно как и организм в целом) возникает в результате той или иной согласованной активности клеток: размножения, миграции, дифференциации, синтеза и выделения каких-то веществ, в некоторых случаях — массовой гибели, а часто — сочетания некоторых из названных процессов или даже всех их сразу. Все эти процессы регулируются разного рода химическими сигналами, выделяемыми клетками же — как «рядовыми» участниками процесса, так и, прежде всего, теми, которые входят в состав небольших особых участков ткани развивающегося зародыша или зачатка, — так называемых организаторов. Все те причудливые формы, которые мы видим в живой природе, получаются в результате того, что в каждой точке развивающейся ткани в каждый момент времени имелось определенное соотношение концентраций этих сигналов, побуждавших находящиеся там клетки вести себя так или иначе: делиться или мигрировать, превращаться в зрелые клетки определенной ткани или выделять кристаллики углекислого кальция, убивать себя или самим начинать выделять управляющие сигналы. Несколько упрощая, можно сказать, что всякая морфология есть застывший онтогенез[131].

Если так, то «собственные законы биологических форм» и их преобразований могут возникать как побочный эффект сходства механизмов, регулирующих рост и развитие тканей. Простейший пример: в отсутствие препятствий любой химический сигнал, испускаемый клеткой или компактной группой клеток, будет распространяться во все стороны одинаково. Если, скажем, он действует по принципу «все или ничего» (то есть при концентрации ниже определенного порога не оказывает действия вовсе, если же порог достигнут, дальнейший рост концентрации сигнала уже не усиливает его эффект), область, где проявляется его действие, будет иметь форму шара или (если ткань, способная воспринять сигнал, образует тонкий слой) круга. Стоит ли удивляться, что круги, кольца и сферы встречаются в телах живых организмов неизмеримо чаще, чем, скажем, квадраты и кубы?

С этой точки зрения вполне можно представить, что сходство форм, возникающих у самых разных организмов в разных по своей природе и предназначению структурах (например, оленьих рогов и побегов некоторых растений), отражает просто ограниченность набора тех управляющих команд, которые организующие центры могут подать клеткам. (При этом химическая природа сигналов может быть совершенно разной — важен только их «смысл», то есть те действия, к которым они побуждают клетки в данном организме, да еще исходное взаимное расположение источника сигнала и его адресатов.) Понятно и то, почему эти формы часто выстраиваются в параллельные ряды: преобразовать форму можно только путем изменения распределения сигналов — и понятно, что сходные схемы легче всего и преобразуются сходным образом. Скажем, если рядом с нашим гипотетическим источником сигналов, формирующим круг, поставить другой такой же, получится фигура, напоминающая восьмерку, — независимо от того, у какого существа это происходит, какова химическая природа сигнала и чем именно отличаются эти круги (то есть чем отличается ткань, воспринявшая сигнал, от ткани, не воспринявшей его).

Разумеется, в таком виде эти объяснения столь же умозрительны, как и ссылки на «законы формы». Однако в принципе они могут быть проверены по мере выяснения клеточно-молекулярных механизмов формирования тех или иных структур у разных организмов. Если они верны, то за сходными структурами всякий раз будут обнаруживаться сходные паттерны поведения клеток — даже если и управляющие сигналы, и принимающие их клеточные рецепторы химически не имеют ничего общего между собой (и, следовательно, не могли быть унаследованы от общего предка). Если же выяснится, что у двух далеких друг от друга групп организмов клетки в процессе развития ведут себя совершенно по-разному, а итоговые структуры получаются удивительно похожими (да еще и образуют параллельные ряды у родственных видов) — это будет доводом в пользу существования «собственных законов формы» и необходимости создания отдельной теории, которая бы их описывала.

Поскольку пока такая проверка не проведена (а также в силу того, что теория, с достаточной степенью формализации описывающая закономерности преобразования живых форм и ограничения этих преобразований, была бы интересна и полезна в любом случае — независимо от того, какова природа описываемых ею закономерностей), сбрасывать со счетов возможность создания дополнительной к дарвинизму теории на основе подхода Гёте мы не можем. Вполне вероятно, что есть и еще какие-то ниши для таких дополнительных теорий — но пока что в современной науке не видно даже тех направлений, в рамках которых они могли бы появиться. Что же до проблемы преобразования форм, то есть надежда, что ею рано или поздно займется одно из самых модных сейчас направлений — эволюционная биология развития (более известная как «эводево»), о котором мы немного поговорим в главе 13. Либо оно решит эту проблему — либо убедится в ее принципиальной несводимости к клеточно-молекулярным механизмам. В любом случае нас ждет много интересного.

Ну а что насчет первого варианта — появления более общей теории эволюции, в которую дарвинизм вошел бы как интересный частный случай?

В ряде источников можно прочесть, что это не только вполне возможно, но и происходит прямо сейчас. Имеется в виду тот самый «глобальный эволюционизм», который мы уже упоминали в главе «Навязчивая идея». Напомним, что это направление мысли претендует на создание некой общей теории эволюционных процессов — в которой теории эволюции на основе естественного отбора как раз и отведена роль «интересного частного случая». Настолько интересного, что у этого направления мысли есть и другое название — «универсальный дарвинизм», — как бы подчеркивающее, что данный частный случай занимает в ней центральное место и даже в какой-то мере служит образцом.

Здесь я должен оговориться, что все, что я скажу дальше об этом направлении, выражает лишь мое личное мнение. Безусловно, субъективное и, возможно, недостаточно компетентное — но уж, что называется, какое есть. Так вот, на мой взгляд, ждать от этого направления чего-то, что действительно заслуживало бы имени научной теории (а не просто очередной натурфилософской спекуляции), напрасно. Потому что вряд ли можно создать содержательную и непротиворечивую теорию, относящуюся к группе совершенно разнородных явлений, объединенных только тем, что их традиционно называют словом «эволюция». Это примерно то же самое, что пытаться создать «общую теорию ключей», частными случаями которой будут водный источник, изделие для отпирания замков, инструмент для завинчивания и отвинчивания гаек, замыкатель электрического контакта и принцип шифрования. Или «общую теорию ядер», равно относящуюся к атомному ядру, ядру клетки, ядру Земли, шарообразному пушечному снаряду и содержимому ореха.

Чтобы не быть голословным, приведу только один пример. В числе разных «эволюций», подлежащих описанию в рамках единой теории, практически всегда называется эволюция звезд. Но процесс, носящий это название, направлен (имеет начало и конец), детерминирован (полностью определяется исходными параметрами звезды — прежде всего массой), универсален для всех звезд определенного класса и может быть нарушен только каким-то внешним форс-мажорным вмешательством — которое при этом приводит не к изменению траектории «эволюции», а к разрушению объекта. Наконец, сами «эволюционные» изменения происходят не в ряду поколений подобных друг другу объектов, а с конкретным объектом, сохраняющим свою индивидуальность на протяжении всего процесса. Нетрудно видеть, что в биологии такими свойствами обладает не эволюционное, а индивидуальное развитие — так что если уж уподоблять «эволюцию звезд» какому-то биологическому процессу, то не эволюции (видов, групп или сообществ), а онтогенезу. Конечно, слово — это всего лишь слово, и астрофизики вполне были вправе назвать изменения, происходящие со звездами, эволюцией. Но вот искать какие-то общие закономерности у процессов, объединенных только случайным совпадением названий, вряд ли плодотворно.

Сказанное, впрочем, не означает, что любые попытки обобщения дарвиновской модели эволюции на более широкий круг явлений заведомо порочны. Но этот «более широкий круг» нужно сначала определить на основании чего-то более объективного, чем просто случайное совпадение слов, которыми эти явления обозначаются. В главе 16 мы будем говорить о том, чем сходны и чем несходны эволюция живых организмов и эволюция языков. Если бы кому-то удалось построить теорию, описывающую механизм той и другой с единых позиций, такая теория, безусловно, стала бы более общей по отношению к теории биологической эволюции.

Многих этологов, бравшихся интерпретировать поведение людей с точки зрения этологии, сбивало с толку удивительное сходство некоторых особенностей этого поведения с врожденными формами поведения животных. Это создавало соблазн трактовать эти черты человеческого поведения тоже как врожденные — хотя и не столь жестко предопределенные генетически, как у некоторых других видов. Но если допустить, что букет цветов, подносимый кавалером даме, имеет ту же генетико-физиологическую подоплеку, что и сверток паутины, который паук или хищный комар-толкунчик презентует своей самке, еще можно, то поверить во врожденный характер языковых средств усиления выразительности[132] как-то трудно. Между тем эволюция этих средств демонстрирует удивительное сходство с эволюцией морфологических сигнальных признаков (в частности, половых релизеров — см. главу 3) — хотя последние весьма жестко определяются генетически, и их эволюция управляется отбором (в данном случае — половым). И это не единственный (хотя, возможно, самый простой) пример параллелизма биологической и культурной эволюции. Что наводит на мысль о том, что эти процессы могут описываться сходными моделями — как, например, механические и электромагнитные колебания, имеющие совершенно разную природу, но чрезвычайно сходную динамику. Пока, однако, таких моделей никто не предложил.

А не может ли в эволюционной биологии случиться настоящей научной революции — подобной тем, что сотрясли физику в первые десятилетия ХХ века? Не появится ли в ней какая-то теория более высокого уровня, по отношению к которой дарвиновская модель окажется частным случаем, а описываемые ею эффекты получат принципиально иное, более глубокое толкование?

Разумеется, такое возможно. Но когда в начале этой главы я сказал, что научная революция может произойти в любой момент, речь шла только о логической возможности — о том, что никакое сколь угодно долгое господство той или иной теории не гарантирует ее от такого переворота. Однако научные революции, как и революции социальные, не происходят ни с того ни с сего. Они — результат и разрешение противоречий, накапливающихся десятилетиями и в определенный момент обостряющихся до кризисного состояния, когда уже не отдельные «еретики», а основная масса членов научного сообщества чувствует, что в старой системе понятий дальше жить невозможно. Так было и с революциями в физике в 1900-х — 1920-х годах, и с «дарвиновской революцией» в биологии — да и вообще со всеми «образцовыми» научными революциями.

Находится ли современная эволюционная теория в таком кризисе или накануне его? Видимо, нет — судя по тому, что даже вполне содержательные и нисколько не «безумные» (то есть не противоречащие самым основам сложившихся представлений) гипотезы не вызывают в сообществе эволюционистов того интереса, которого, на мой взгляд, заслуживают (подробнее о таких гипотезах — в главах 13 и 14). Однако это не значит, что существующая теория может ответить на любые вопросы и объяснить все явления в мире живого. В главе 11 мы рассмотрим некоторые конкретные частные проблемы, не нашедшие удовлетворительного объяснения в рамках доминирующей теории. Таких случаев не так много, как любят утверждать противники дарвинизма, и они именно не имеют объяснения (возможно, пока), а не «принципиально необъяснимы с позиций дарвинизма». Но они есть, и с моей стороны было бы нечестно не рассказать хотя бы о некоторых из них.

Но сначала нам придется сказать еще об одной категории «альтернатив» — уже не только дарвинизму, а идее биологической эволюции вообще.

Если представление о том, что эволюцию движет в основном естественный отбор, — это все-таки теоретическая модель (пусть и убедительная, подтвержденная множеством наблюдений и экспериментов и сегодня не имеющая внятной альтернативы), то эволюцию как таковую сегодняшняя наука рассматривает уже не как идею или теорию, а как непреложный факт — несмотря на то, что некоторые эволюционные явления никому не удавалось наблюдать непосредственно (и вряд ли удастся в обозримом будущем), а наблюдение других возможно только в очень специальных условиях. Что ж, шарообразность Земли тоже перестала быть теорией и перешла в разряд фактов задолго до того, как человек смог убедиться в ней воочию. Непосредственное наблюдение (в строгом смысле этого слова) атомов невозможно в принципе: электромагнитные волны того диапазона, который воспринимается человеческим глазом, не могут отражаться от объектов столь малого размера. Однако существование атомов тоже давно перестало быть теоретическим конструктом и стало фактом.

Но если шарообразность Земли или существование атомов сегодня никто не оспаривает (по крайней мере, публично), то про эволюцию мы в последние десятилетия то и дело слышим, что «это всего лишь теория» или даже «гипотеза». В прессе и на телевидении регулярно появляются утверждения, что «эволюционная гипотеза давно опровергнута», «ни один серьезный ученый в нее не верит», «открыты новые факты, полностью опровергающие теорию эволюции» и т. п. Об интернете и говорить нечего: число сайтов, где утверждается или на полном серьезе обсуждается нечто подобное, намного превышает число серьезных научных и научно-популярных ресурсов по проблемам эволюции. В широком общественном мнении весьма популярен креационизм — отрицание не только дарвиновского механизма эволюции, но и самой эволюции как таковой.

Само слово происходит от латинского creatio — «сотворение». Однако не всякий человек, верящий в то, что мир и/или жизнь в нем сотворены, может считаться креационистом. Обычно этим словом называют представление о том, что некое разумное начало непосредственно создало все наблюдаемое ныне разнообразие живых существ. Эволюции же либо не было вовсе никакой, либо она сводилась к превращению одних видов в другие без сколько-нибудь принципиального изменения их строения и возможностей.

Правда, среди авторов подобных заявлений преобладают люди, далекие от науки или, по крайней мере, от биологии[133], — священники и религиозные проповедники, философы, публицисты и т. д., вплоть до дизайнеров и рекламщиков. Однако среди пестрой толпы противников эволюции нет-нет да и попадаются персонажи с кандидатскими и докторскими степенями и даже руководители научных учреждений. У людей, не принадлежащих к научной среде (и даже у ученых, чьи научные интересы далеки от биологии), это создает впечатление, что вопрос об эволюции все еще не решен и остается предметом научной дискуссии и что креационизм — столь же респектабельная научная концепция, как и эволюционизм.

Но может быть, так оно и есть? Может быть, креационизм в самом деле нашел достойные ответы на вызовы эволюционизма? Может быть, современная наука обнаружила некие новые факты, свидетельствующие в пользу идеи неизменности живых форм и их сотворенности разумным началом — или хотя бы против эволюционного объяснения их многообразия? Может быть, наконец, тщательный логический анализ позволяет интерпретировать в креационистском духе те факты, которые мы привыкли считать доказательствами эволюции?

Если сравнить доводы современных креационистов с научными данными по соответствующей проблематике, то впечатление сложится скорее обратное: креационизм не только не приобрел новых аргументов в свою пользу, но и утратил ряд важнейших доводов из своего небогатого[134] арсенала. Сто лет назад можно было с умным видом рассуждать о том, что в палеонтологической летописи практически отсутствуют переходные формы; что все основные типы многоклеточных животных появляются почти одновременно в нижнекембрийских отложениях, а в более древних слоях окаменелые останки живых существ отсутствуют вовсе; что природная изменчивость не может вывести признаки организма за пределы видовой нормы; что, наконец, никто и никогда не видел превращения одного вида в другой.

Сегодня весь этот джентльменский набор свидетельствует только о глубоком невежестве использующих его сочинителей — либо об их надежде на невежество публики. Хотя останки переходных форм между крупными группами живых существ в геологической летописи по-прежнему нечасты[135], сегодня палеонтология располагает довольно обширным набором переходных форм между рыбами и земноводными, между рептилиями и млекопитающими, между мелкими динозаврами и птицами, между голосеменными и цветковыми растениями и т. д. В ряде случаев палеонтологи испытывают своего рода embarras de richesse — «замешательство от избытка», когда в их распоряжении оказываются сразу несколько кандидатов в переходные формы между двумя таксонами и трудно понять, кто же из них действительно был непосредственным предком современной группы, а кто представляет собой параллельную ветвь эволюции. Что же касается пресловутого «недостающего звена» между человеком и обезьяной, то эта проблема сегодня выглядит откровенно надуманной: ископаемых останков так много, а переходы между ними столь плавны, что проблема скорее в том, где именно провести чисто условную границу между «все-еще-обезьяной» и «уже-человеком» (подробнее мы будем говорить об этом в главе 21). Здесь не работает даже обычный креационистский софизм, ядовито высмеянный Ричардом Докинзом: «Когда ученые находят ископаемое, попадающее в середину очередного „разрыва“, креационисты только радуются: теперь в этой линии будут два „разрыва“ вместо одного», — в этой конкретной эволюционной линии разрывов уже просто не остается.

Загадка «кембрийского взрыва» по-прежнему волнует умы ученых, однако сегодня нам известны, по крайней мере, две больших фауны крупных многоклеточных животных, живших на Земле в докембрийские времена — эдиакарская и хайнаньская[136]. (Другое дело, есть ли среди современных животных прямые потомки тех существ, или эти фауны вымерли, не оставив потомков, а предки современных животных перешли к многоклеточности независимо? Сегодня в научном сообществе преобладает второе мнение, но креационистам от этого не легче: отождествить «кембрийский взрыв» с актом творения в любом случае уже не удастся.) Кроме того, современная геология и геохимия способны установить присутствие жизни в древних отложениях (и даже иногда определить природу образовавших их организмов) и в отсутствие каких-либо структурированных ископаемых останков. Так, например, были получены свидетельства того, что губки существовали более чем за 100 миллионов лет до «кембрийского взрыва». Что же касается жизни как таковой, то ее присутствие надежно прослеживается вплоть до самых ранних осадочных пород возрастом 3,9 млрд лет.

Нота-бене: конечно, можно задаться вопросом, почему жизнь на протяжении большей части своей истории была не в силах перейти рубеж многоклеточности, а потом вдруг разом породила целый букет разнообразных форм. Но сама постановка этого вопроса возможна, только если мы признаем факт эволюции — так что креационистам и тут ловить нечего.

Утратил силу и излюбленный аргумент креационистов «никто и никогда не видел превращения одного вида в другой». Мы уже говорили о случаях документированного видообразования в природе (см. главу 2), застигнутых на разных стадиях. Известны и случаи, когда этот процесс целиком происходил на памяти людей. Так, совсем недавно американские энтомологи исследовали мух Rhagoletis, личинки которых живут в ягодах боярышника, черники и других сочных плодах, причем на каждом растении паразитирует свой отдельный вид мух. В XVII веке в Америку завезли европейские культурные яблони. Уже в 1864 году в их плодах были обнаружены личинки мух, а современное исследование показало, что «яблоневые» мухи — такой же отдельный вид, как «боярышниковые», «черничные» и другие. Мало того — вслед за мухой отдельный «яблоневый» вид образовал и ее паразит — наездник Diachasma. Наконец, есть уже довольно обширная литература по экспериментальному видообразованию, когда новые формы возникали прямо в лаборатории по желанию исследователя. Подробнее об этом (и, в частности, о том, при каких условиях эти формы можно считать видами, а при каких — в лучшем случае моделями видов) мы поговорим в главе 14. Здесь же скажем лишь, что видообразование сегодня — вполне наблюдаемый процесс.

Пока креационизм терял свои немногочисленные козыри, доводы в пользу эволюции, наоборот, не только росли в числе, но и становились все разнообразнее. Чтобы перечислить и хотя бы вкратце рассмотреть их все, нужно писать отдельную толстую книгу. Понятно, что сюда относятся, в частности, все те факты, обесценившие наиболее популярные аргументы креационизма, о которых мы говорили выше. Но в последние два-три десятилетия сюда добавилась целиком большая и очень бурно развивающаяся область биологии — создававшаяся, конечно, не для опровержения креационизма, но неожиданно оказавшаяся сильнейшим аргументом против него. Речь идет о геномике и одном из самых плодотворных ее приложений — молекулярной филогенетике, принципов работы которой мы слегка коснулись в главе 7.

Неоднократно упоминавшийся здесь Александр Марков рассказывал как-то о своей дискуссии с неким креационистом. После дежурного обмена репликами на тему «отсутствия переходных форм» Марков спросил: ну хорошо, между тобой и твоим отцом точно нет переходных форм — как доказать, что ты происходишь от него? «ДНК посмотреть», — ответил его оппонент. И только тут узнал, что именно так сейчас и выясняют степень родства самых разных существ — прямым сравнением генетических текстов и подсчетом совпадений и различий в них. И результаты такого сопоставления как-то очень трудно объяснить, не прибегая к представлению об эволюции. «Антропологи говорят, что у них есть сотни, даже тысячи доказательств родства человека с обезьянами. А у нас таких доказательств — три миллиарда!» — сказал как-то известный российский специалист по сравнительной геномике Михаил Гельфанд, имея в виду, что каждый нуклеотид нашего генома (их, а точнее, их пар, как раз и есть немногим более трех миллиардов) буквально вопиет об этом родстве.

Конечно, это мнение убежденного сторонника эволюционизма. И вопрос о том, насколько однозначно данные сравнительной геномики соответствуют эволюционному родству, не так прост, как кажется на первый взгляд (мы поговорим об этом подробнее в главе 15, когда будем разбираться, чем именно занимается это направление и какова его роль в общей системе биологических знаний). Тем не менее даже креационисты — нехотя, сквозь зубы, в частных разговорах — признаю́т, что крыть тут нечем. По крайней мере — те немногочисленные биологи-креационисты, которые пытаются дискутировать с эволюционистами на профессиональном поле. Один из таких «просвещенных обскурантов» прямо писал автору этих строк, что с точки зрения защищаемых им взглядов «невозможно объяснить… массовое выстраивание генов в эводеревья[137], наличие сходных ретротранспозонов и псевдо-генов у человека и шимпанзе». Действительно, если сходство функциональных генов человека и шимпанзе (или любых других видов, которые эволюционисты считают родственными) можно объяснить тем, что для их сотворения гипотетический Создатель использовал одни и те же типовые детали — как объяснить наличие в их геномах одних и тех же неработающих элементов и вообще одинакового мусора — причем в одних и тех же местах одних и тех же хромосом?

В свете всего сказанного кажется невероятным, что креационизм сегодня может вообще существовать и тем более — пользоваться популярностью — по крайней мере, в среде образованных людей. Тем не менее факты говорят именно об этом. Согласно опросу ВЦИОМ, в 2009 году 44 % взрослого населения России с большей или меньшей долей уверенности полагали, что все известные нам формы жизни были сотворены непосредственно богом — так, как об этом рассказывается в книге Бытия. Еще 22 % затруднились выбрать между креационной и эволюционной точками зрения, и лишь менее 35 % россиян высказались в пользу эволюции. Аналогичные опросы, проведенные в других странах, показывают удивительно сходную картину: в США к креационистам себя причислили 39 % опрошенных и еще около 20 % затруднились с выбором; на родине Дарвина, в Великобритании, около половины опрошенных заявили, что не верят в теорию эволюции, и т. д. В других европейских странах доля креационистов где больше, где меньше, но везде измеряется десятками процентов. Удивительно, но идея непосредственного творения сегодня имеет множество сторонников в самых разных слоях общества, в том числе и в политической элите. Уже в XXI веке в пользу ее неоднократно высказывались видные европейские и американские политики, включая Джорджа Буша-младшего, занимавшего в ту пору пост президента США. В 2004 году правительство Сильвио Берлускони попыталось запретить преподавание эволюции в итальянских школах, а в 2007-м резолюция Европарламента, осуждающая преподавание креационизма в школах, натолкнулась на ожесточенное сопротивление многих депутатов и еле набрала необходимое число голосов. В пользу креационизма высказываются многие школьные учителя и деятели образования. Кажется, единственной социальной группой, твердо отрицающей креационизм, остаются ученые.

Такая ситуация невольно заставляет нас обратить внимание на аргументы креационистов. Может быть, лишившись традиционных доводов, они сумели найти новые, куда более убедительные доказательства своей правоты? Или их взгляды позволили им достичь впечатляющих успехов в понимании живой природы?

Что ж, попробуем разобраться с тем, что говорят современные креационисты. «Аргументы» типа «теория Дарвина давно опровергнута» и «ни один серьезный ученый сегодня в нее не верит» мы, разумеется, рассматривать не будем по причине их вопиющего противоречия действительности — хотя их высказывают чуть ли не чаще всего, как в частных беседах и сетевых дискуссиях, так и в официальных публикациях. Однако если носителю таких взглядов задать несколько простых вопросов, быстро выяснится, что он не может сказать, кто, когда и каким образом опроверг Дарвина и какие именно утверждения Дарвина были опровергнуты[138]. Что же до «серьезных ученых», то к ним относят либо вышеупомянутых немногочисленных ученых-перебежчиков, либо сторонников различных недарвиновских эволюционных теорий (см. главы 4–8) — искренне полагая, что раз такой-то корифей писал что-то против дарвинизма, значит, он отвергал и эволюцию как таковую.

Об аргументах типа «а почему же сейчас обезьяны в людей не превращаются?» мы уже немного говорили в главе «Стабилизирующий отбор: марш на месте». О претензиях «дарвинизм безнравственен, он оправдывает любое злодеяние» поговорим подробнее в главе 19, здесь же скажем лишь, что данное утверждение не имеет никакого отношения к вопросу о справедливости дарвинизма. Ограничимся рассмотрением тех доводов, которые хотя бы отдаленно похожи на рациональные.

Первое, что поражает, — полная глухота креационистов к ответам и возражениям оппонентов. Современные креационисты — не только частные лица, но и публичные фигуры — снова и снова утверждают, что «никто никогда не видел, чтобы один вид превращался в другой», «никаких переходных форм между разными организмами не найдено», «дарвинизм бессилен объяснить происхождение таких сложных органов, как человеческий мозг» (птичье крыло, глаз позвоночных, язык пчел, «химическая пушка» жука-бомбардира и т. д. — нужное подчеркнуть)… Как будто и не было полутора веков споров и открытий, как будто не выставлены в музеях на всеобщее обозрение пресловутые «переходные формы», не изданы сотни статей о наблюдаемой эволюции, а возможный путь эволюционного возникновения глаза не разобран подробно еще самим Дарвином в прижизненных переизданиях «Происхождения видов».

На первый взгляд кажется, что креационисты просто игнорируют все открытия последних полутора столетий, продолжая как ни в чем не бывало приводить давно опровергнутые доводы и устаревшие сведения. На самом деле речь идет не о невежестве, а о своеобразной избирательности восприятия. Пропуская мимо внимания океан фактов, креационисты старательно вылавливают любую мелочь, противоречащую устоявшимся научным взглядам. Так, например, большой интерес у них вызвали недавние публикации ряда палеонтологов, согласно которым знаменитый археоптерикс не был прямым предком современных птиц — последние произошли от другой группы мелких архозавров. Неважно, что доводы в пользу этой точки зрения не только никак не подтверждают идею сотворенности и неизменности видов, но и вообще имеют смысл лишь в контексте эволюционных взглядов. (Как шутит один современный российский биолог, считать такие публикации доводом в пользу креационизма — все равно что из заключения экспертизы «ответчик А не является отцом мальчика Б» делать вывод, что у мальчика Б вообще не было отца.) Главное — что они ставят под сомнение что-то в существующей эволюционной картине мира.

Собственно, так построена вся аргументация креационистов: в основе ее лежат не доказательства справедливости креационистских взглядов, а попытки «опровергнуть» хоть что-нибудь из взглядов эволюционных. Обычно их оппоненты видят в этом некое полемическое лукавство, попытку подмены тезиса — ведь даже если бы современные представления о ходе и механизмах эволюции в самом деле оказались сплошным заблуждением, это вовсе не означало бы автоматически справедливости креационизма. Мне же представляется, что у креационистов просто нет выбора: их «теория» концептуально пуста, из нее нельзя сделать никаких содержательных выводов, которые можно было бы доказать или опровергнуть.

В самом деле, представим на миг, что мир и все живое сотворены намеренно всемогущим Создателем, цели которого нам неизвестны и не могут быть выяснены. Какой факт может противоречить такому допущению? Какие бы странности, нелепости, несуразности в живой природе мы ни обнаружили, креационист всегда может ответить, что, видимо, таков был замысел Творца — даже если речь идет о «конструктивных решениях», напоминающих халтуру вечно пьяного жэковского сантехника (как, например, расположение клеточных слоев в том же глазу позвоночных или прохождение возвратного гортанного нерва у жирафа) или удивительную схожесть «мусорных» (нефункциональных) участков генома у тех видов, которые эволюционисты считают близкородственными. Некоторые наивные люди даже видят в такой «неопровержимости» важное достоинство креационизма, способного благодаря ей «объяснить» без специальных исследований любой, даже самый неожиданный факт. Увы, то, что нельзя опровергнуть, оказывается совершенно бесполезным для познания.

Подробнее мы будем говорить об этом в главе 16, а пока ограничимся таким мысленным экспериментом. Представим себе, что некая бабушка Физдипёкла сказала, что завтра будет дождь. Если дождя не будет — значит, прогноз явно ошибочен. Если дождь в самом деле будет, это ничего не значит: в наших краях дождь — не такая редкость, чтобы это не могло быть простым совпадением. Но если бабушка Физдипёкла предсказывает наличие или отсутствие осадков много дней подряд и при этом ошибается явно реже, чем синоптики, нам придется признать, что старушка действительно владеет неким даром или методом.

А вот если бабушка в полном соответствии с известной народной прибауткой предскажет, что завтра «то ли дождик, то ли снег то ли будет, то ли нет» — такой «прогноз» сбудется обязательно, но при этом не будет означать ровно ничего, сколько бы раз подряд он ни сбылся. То же самое справедливо и для объяснений, откуда взялось все живое и почему оно такое, какое есть: «объяснение», которое ничем не может быть опровергнуто, просто ничего не объясняет. Оно — лишь имитация объяснения, нечто вроде соски-пустышки для не в меру пытливого человеческого разума.

Сами креационисты обычно стараются как-то затушевать, скрыть эту неприятную особенность своих взглядов. Некоторые из них даже силятся привести примеры «проверяемых предсказаний», якобы вытекающих из теории творения. Одним из самых излюбленных «примеров» такого рода (точнее, примером метода, который позволяет формулировать такие предсказания) является так называемый «фильтр Дембски» — набор универсальных критериев, которые должны позволить отличать объекты естественного происхождения от артефактов, созданных любым разумным агентом. Мы сейчас не будем вдаваться ни в существо этих критериев, ни в то, насколько они действительно пригодны к использованию. Отметим лишь, что создатель «фильтра», американский философ и богослов Уильям Дембски, специально указывал: на основании этих критериев можно иногда утверждать, что оцениваемый объект не может быть естественным, но никогда нельзя утверждать, что он не может быть искусственным. Как легко сообразить, это означает, что опровержимой в таком случае оказывается опять-таки гипотеза о естественном происхождении объекта, то есть в интересующем нас случае — эволюционная. Креационистскую же «гипотезу» не в состоянии проверить даже фильтр Дембски.

Массив фактов, свидетельствующих о реальности эволюционных процессов в природе, сегодня столь внушителен, что не у всех креационистов хватает духу просто игнорировать его. В последние десятилетия, наряду с «твердым», ортодоксальным креационизмом, не допускающим никакого изменения однажды созданных форм, оформился так называемый «мягкий» креационизм — попытка примирить огромный фактический материал с идеей непосредственного творения. Это новое направление допускает ограниченную эволюцию и возможность возникновения новых видов. Однако все это может быть только в пределах истинного, «сотворенного» рода — «барамина». Собака могла произойти от волка, волк может иметь общих предков с шакалом и койотом, но род Canis, к которому все они принадлежат, не связан никаким родством с лисами и песцами, а тем более — с кошками и гиенами. Понятно, что такие рассуждения практически неопровержимы: наблюдение и доказательство эволюции надвидовых групп крайне затруднительны. (Если же для каких-то двух родов все же удастся доказать общность происхождения, «мягкий» креационист всегда может сказать «ну, значит, это были не два барамина, а один»[139].) Но именно их неопровергаемость, как мы уже знаем, делает их не только ненаучными, но и бессодержательными, концептуально пустыми.

Еще дальше идут сторонники так называемой «теории разумного замысла» (Intelligent Design Theory, IDT). Не отрицая возможности эволюционных изменений и даже генеалогического единства жизни, они настаивают, однако, что некоторые структуры и механизмы, присущие тем или иным живым организмам, не могли возникнуть эволюционным путем, а были целенаправленно сконструированы неким разумным началом или агентом. Природу этого начала сторонники IDT обычно не обсуждают и вообще изо всех сил избегают религиозной лексики. Старательно очищенная от слов «бог», «чудо» и т. д. и прямых ссылок на религиозные тексты, эта теория претендует на роль «научной альтернативы» эволюционизму, пригодной для употребления в академической среде и школьном образовании. Однако ее сторонникам не удалось убедить в этом не только ученых, но и обычный американский суд: 20 декабря 2005 года федеральный суд в городе Гаррисберг (штат Пенсильвания) признал, что эта концепция является не научной теорией, а религиозным учением — и потому ее преподавание в муниципальных школах является прямым нарушением Конституции США[140].

Для такого решения были все основания. Несмотря на наукообразную терминологию, IDT не может считаться научной теорией уже хотя бы потому, что страдает тем же пороком, что и обычный, «твердый» креационизм: невозможно представить себе факт, который бы ее опроверг. Такие «теории» по определению лежат за пределами научного метода (см. предыдущую подглавку и главу 20). И как из всякой принципиально неопровержимой «теории», из IDT нельзя вывести не только проверяемые, но и вообще сколько-нибудь содержательные утверждения. Она не может ни предсказать новые факты, ни усмотреть связь между уже известными.

Что же касается солидных «учебников» и иных сочинений, посвященных изложению IDT, то почти весь их объем заполнен критикой эволюционизма. Последняя обычно строится по уже знакомой нам схеме «апелляции к незнанию»: если какой-либо факт не находит убедительного (для сторонников IDT) объяснения с эволюционных позиций, он считается свидетельством в пользу IDT. В связи с этим более рационально мыслящие богословы шутят, что сторонники IDT верят в какого-то особого «бога белых пятен», область могущества которого непрерывно сокращается по мере накопления знаний. А бывший куратор Ватиканской коллекции метеоритов, ученый-монах брат Гай Консольманьо выразился еще резче, назвав креационистов «язычниками, приписывающими христианскому богу черты и функции племенных божков».

Кстати, интересно, что из последователей основных ветвей христианства креационистских взглядов придерживаются в основном протестанты и православные (разумеется, далеко не все[141]), среди католиков же они гораздо менее популярны. Католическая церковь никогда прямо не осуждала эволюционное учение. А в 1950 году энциклика Humani Generis папы Пия XII признала теорию эволюции вполне приемлемым для католиков объяснением происхождения органических форм, включая человеческое тело. Эта позиция позже была подтверждена и усилена Иоанном Павлом II и Бенедиктом XVI.

Думаю, дело тут не в особой прогрессивности ватиканских иерархов[142] или их симпатиях к эволюционизму. Просто в католическом богословии еще со времен Фомы Аквинского важную роль играет логическое рассуждение. И вот оно-то и заставляет считать теорию эволюции наиболее приемлемым объяснением мира для верующего человека. Рассуждая чисто логически, можно себе представить, скажем, что каждая ископаемая фауна была создана отдельным актом творения[143] или что творец намеренно имитировал целый ряд свидетельств древности Вселенной и Земли (удаленность видимых галактик, соотношение радиоактивных элементов и продуктов их распада, толщу осадочных пород и т. д.). Но образ бога-двоечника, десятки раз неудачно пытавшегося заселить Землю, или бога — мистификатора-постмодерниста, нарочно вводящего людей в заблуждение, куда более оскорбителен для истинно религиозного сознания, чем теория, не говорящая о боге ни слова.

Может ли дарвинист верить в бога, или Чарльз Дарвин в роли Перри Мейсона

На этом месте, пожалуй, кое у кого из читателей возникнет некоторый внутренний протест: мол, хотя собственно в строгих формулировках теории эволюции действительно не содержится никаких упоминаний о боге, вере, священном писании и тому подобных предметах, сам дух этой теории явно враждебен религии. Уже сама идея эволюции, то есть постепенного развития одних живых форм из других в течение длительного времени, противоречит библейскому рассказу, согласно которому все живые существа были непосредственно сотворены богом-вседержителем в течение считаных дней. А уж идея естественного отбора случайных наследственных изменений как основного механизма эволюции и вовсе не оставляет места для проявления божественной воли. Люди постарше, успевшие окончить среднюю школу еще в советские времена, пожалуй, припомнят, что им на уроках так и говорили: теория Дарвина, мол, лишний раз опровергает наивные религиозные сказки.

Что интересно, в этом пункте сходятся носители противоположных взглядов, не согласные друг с другом больше ни в чем: воинствующие атеисты и религиозные фундаменталисты. Те и другие полагают, что дарвиновская модель эволюции несовместима с верой в бога, только одни считают это доводом против веры, а другие — против теории Дарвина (да и против идеи эволюции вообще). Но так ли это на самом деле?

Что касается рассказа о сотворении мира, приводимого в книге Бытия, то, если понимать его буквально, противоречащими ему окажутся не только эволюционная теория, но и едва ли не все современное естествознание; по крайней мере — все его разделы, изучающие «объекты с историей»: космология, планетология, геология и т. д. Все эти дисциплины располагают огромным массивом фактов (причем очень хорошо согласующихся друг с другом), однозначно свидетельствующих о глубокой древности нашего мира и о том, что за время своего существования и весь он, и некоторые особенно интересующие нас его части (Солнечная система, Земля) претерпевали очень большие изменения — иногда медленные, иногда быстрые. И хотя нанести основные вехи этих изменений на абсолютную временнýю шкалу оказалось возможным только в ХХ веке, коллизия между буквальным пониманием Библии и естествознанием обозначилась практически с момента возникновения последнего. «И Коперник ведь отчасти разошелся с Моисеем», — писал (между прочим, как раз в защиту дарвинизма) полтораста лет назад остроумнейший русский поэт и убежденный христианин Алексей Константинович Толстой. Так что тому, кто настаивает на буквальном понимании библейского текста, придется отринуть не только эволюционную теорию, но и вообще все естествознание. Правда, как утверждают знатоки, даже и столь радикальный шаг не спасает: буквалистская интерпретация противоречит не только науке, но местами — и сама себе. Но автор этих строк не считает себя достаточно сведущим в вопросах богословия, чтобы всерьез обсуждать эту тему.

Что же касается вопроса, исключает ли дарвиновская модель эволюции божественный промысел, то давайте немного отвлечемся от предмета данной книги и чуть-чуть поиграем в детектив. Представим себе такой сюжет: некто Смит найден убитым в своем доме. Подозрение падает на некоего Брауна — он имел веские основания желать смерти Смита и вообще не отличается уважением к закону. Браун клянется, что весь роковой вечер не выходил из дома, но подтвердить этого никто не может. И тут в полицию является некто Уильямс — знакомый Смита и Брауна, вроде бы не имеющий никакого собственного интереса в этой истории, — и заявляет, что видел Брауна возле дома Смита в тот самый вечер и даже примерно в тот час, когда, согласно заключению коронера, мистер Смит расстался с жизнью. Брауна, разумеется, тут же арестовывают и предают суду. Но Великий Детектив… Кого бы нам выбрать на эту роль? Пусть это будет Перри Мейсон — герой Эрла Стенли Гарднера и самый знаменитый профессиональный адвокат среди литературных сыщиков. Так вот, защищать Брауна берется Перри Мейсон. И в кульминационный момент процесса вызывает на свидетельское место некоего доктора Купера, который показывает под присягой, что весь тот вечер его давний пациент мистер Уильямс просидел у него на приеме, на другом конце города от дома Смита — что могут подтвердить медсестра мисс Доу, а также записи в журнале приема. Помявшись немного, доктор сообщает также, что вообще-то мистер Уильямс страдает куриной слепотой и при том освещении, которое было на улице в час убийства, вряд ли мог бы отличить обвиняемого от любого из присутствующих в зале суда, включая дам. Прокурор бледнеет, зал гудит, судья стучит молоточком, присяжные единогласно выносят оправдательный вердикт. Все кидаются поздравлять Брауна и его чудо-адвоката, столь убедительно доказавшего невиновность своего подзащитного.

Но действительно ли невиновность Брауна доказана?

Нет. Доказана лишь несостоятельность свидетельства, на котором полиция и прокурор опрометчиво построили обвинение. Доказано не то, что Браун не убивал, а только то, что слова Уильямса — не доказательство. Браун вполне может быть убийцей Смита. Но даже если это так и он будет когда-нибудь изобличен в этом убийстве, показания Уильямса все равно останутся ложными.

Какое все это имеет отношение к вопросу о боге и теории Дарвина?

Самое прямое. Точно так же предложенный Дарвином механизм эволюции не доказывает отсутствия бога, но полностью опровергает одно из самых популярных «доказательств» его существования — так называемый «аргумент часовщика». (Это название восходит к книге английского богослова Уильяма Пейли «Естественная теология», вышедшей в 1802 году, но сам аргумент известен еще с глубокого средневековья; да и позже немало людей, размышлявших над происхождением живых форм, сформулировали его самостоятельно, ничего не зная о книге Пейли.) Суть его состоит в том, что части тела любого живого существа и протекающие в нем физиологические процессы поразительно тонко и точно «подогнаны» друг к другу, а весь организм — к условиям своего обитания и к тому образу жизни, который он ведет. Невозможно представить, чтобы столь тонкая и точная настройка — своя для каждого из миллионов ныне живущих видов — возникла случайно, в результате не направленных ни к какой цели физико-химических процессов. Следовательно (по мнению преподобного Пейли и его бесчисленных единомышленников) это неопровержимо свидетельствует о существовании некоего разумного начала, создавшего и устроившего мир живых существ столь совершенным образом — «там, где есть часы, должен существовать и часовщик, который их сделал».

Надо сказать, что еще до выхода «Происхождения видов» и утверждения в образованном обществе эволюционных взглядов многие продвинутые богословы стали избегать упоминаний об «аргументе часовщика». Во-первых, если не останавливаться на выводе, сделанном Пейли, а попытаться подумать чуточку дальше, этот аргумент приводит к явному абсурду. В самом деле, допустим, что часы слишком сложны, чтобы возникнуть самопроизвольно — и значит, их должен был создать часовщик. Часовщик — система гораздо более сложная, чем часы — что, по мнению Пейли, доказывает, что он тем более не мог возникнуть сам собой; что его создал Великий Часовщик — бог-творец. Но тогда придется предположить, что этот Создатель сам как минимум настолько же сложнее человека, насколько человек сложнее часового механизма. И ему самому, чтобы существовать, требуется кто-то, кто его сотворил — какой-то Сверхсоздатель, «творец второго порядка». Который опять-таки неизбежно должен быть сложнее своего создания… и так без конца. Избежать этого опрокидывания в бесконечность (которое не только абсурдно в логическом отношении, но и, между прочим, с точки зрения любой монотеистической религии представляет собой явную ересь) можно только допустив, что даже очень сложная система не обязательно должна быть создана целенаправленными действиями более сложной системы. То есть признав неверность «аргумента часовщика».

Во-вторых, «аргумент часовщика» неизбежно порождает неприятную этическую проблему. Если приспособленность всех живых существ к их образу жизни — это результат воплощения замысла Творца, то значит, этот замысел требует, чтобы хищники убивали своих жертв, а паразиты — питались соками и тканями своих хозяев, выедая их изнутри. Хуже того: получается, что этот Творец дал хищникам средства для нападения, а жертвам — средства для защиты или спасения иным образом. Милостью Творца блоха может жить в шерсти грызуна и питаться его кровью (и не может питаться ничем другим). Милостью Творца чумная палочка может размножаться в пищеварительном тракте блохи и закупоривать ей пищевод — что обрекает блоху на скорую мучительную смерть, но до того заставляет непрерывно кусаться и активно скакать, обеспечивая чумной палочке перенос с одного хозяина на другого. Милостью Творца грызуны (как и другие млекопитающие) обладают сложной и совершенной системой адаптивного иммунитета, предотвращающей размножение в их организме вредоносных микробов — но его же милостью чумная палочка снабжена приспособлениями, позволяющими преодолеть эту защиту[144]. То есть если додумать «аргумент часовщика» до конца, получается, что Творец несет прямую моральную ответственность за всю жестокость, творящуюся и творившуюся на протяжении сотен миллионов лет в живой природе! Такая хула на бога может покоробить и закоренелого атеиста[145].

Тем не менее эти трудности не опровергали «аргумент часовщика» по существу. В самом деле, если живые организмы не сотворены разумным началом, то как они могли возникнуть? Не в результате же случайной игры слепых природных сил, хаотической броуновской пляски молекул? Правда, как мы уже упоминали в главе 3, некоторые материалисты XVIII века всерьез утверждали именно это — но поверить в такое было, пожалуй, не легче, чем в бесконечную «матрешку» из всемогущих творцов. А третьего, казалось, не дано: целенаправленное творение либо случайное совпадение. Что же еще-то может быть?

Конкретным ответом на этот риторический вопрос и стала теория Дарвина, предложившая механизм, не включающий ни разумного начала, ни невероятного совпадения случайностей. Механизм, позволяющий формирование сколь угодно сложных и совершенных структур без какой-либо заранее заданной цели. Неважно даже, так или не так возникали в действительности те или иные живые формы, — уже сама логическая возможность дарвиновского механизма непоправимо рушила исходную посылку в рассуждениях Пейли. После Дарвина представить себе самопроизвольное, не направляемое ничьей разумной волей возникновение тончайшей взаимной согласованности всех частей живой природы уже не было невозможно. Более того — теория Дарвина объясняла эту согласованность гораздо лучше, чем теория разумного творения: структуры, которые в теории творения выглядели «работой пьяного сантехника» (см. выше), в свете дарвиновской теории оказываются вполне логичными и естественными. Приспособления к хищничеству или паразитизму объясняются с тех же позиций (и так же просто и убедительно), что и все прочие приспособления; не нуждается ни в каких дополнительных предположениях и наличие у жертв средств защиты, неравномерность их распространения и их неабсолютная эффективность. Но даже если бы модель Дарвина не обладала всеми этими достоинствами — уже один факт ее существования и логической непротиворечивости делал бы «аргумент часовщика» совершенно несостоятельным.

Но, как и в нашем детективном сюжете, опровержение доказательства некоторого тезиса не означает автоматически опровержения самого тезиса[146]. Теория Дарвина опровергает «аргумент часовщика» — но не идею бога как таковую. Строго говоря, она не опровергает даже идею непосредственного творения (как мы уже говорили выше, эту идею в принципе невозможно опровергнуть), но ей она альтернативна: оба этих представления не могут быть справедливыми одновременно. А вот по отношению к идее бога как таковой теория Дарвина — как, впрочем, и все другие естественнонаучные теории, от самых фундаментальных до сугубо частных, — строго нейтральна: она равно совместима как с верой, так и с атеизмом.

Не удивительно поэтому, что среди крупнейших ученых-эволюционистов мы встречаем людей с самым разным отношением к религии — от радикальных материалистов и воинствующих атеистов до воцерковленных верующих, пронесших свою веру через крайне неблагоприятные обстоятельства. «До появления теории Дарвина не верить в Бога было невозможно, так как не существовало никакого другого объяснения целесообразности живых форм. Дарвин предложил такое объяснение и тем самым дал нам выбор: верить или не верить. Теперь я могу верить в Бога не по принуждению, а совершенно свободно, и за это я благодарен Дарвину», — пишет современный российский биолог.

Этими мудрыми и гордыми словами можно было бы и закончить подглавку, посвященную взаимоотношениям теории Дарвина и религии. Но мне не дает покоя мысль, что у читателей (по крайней мере, у некоторых) может сложиться впечатление, что автор пытается угодить «и нашим, и вашим», уклоняясь от изложения собственного отношения к религии. Действительно, я на протяжении всей этой главы сознательно избегал всякого упоминания о собственных взглядах — не потому, что боюсь их высказать открыто, а потому, что убежден: справедливость и убедительность всего, что сказано выше, никак не зависит от отношения человека к вере. Однако элементарная честность требует обозначить собственную позицию. В двух словах она такова: я — убежденный атеист, категорически отрицающий существование какого-либо божества или божеств (а также «высшего разума», «мирового духа» и т. п.) в каком бы то ни было смысле и считающий любые представления о любых богах чистым порождением человеческой фантазии. Из чего, в частности, следует, что я не вижу никаких проявлений бога в эволюционных процессах, а попытки найти их там считаю равносильными пресловутым «поискам в темной комнате черной кошки, которой там нет». Объяснять, почему мои взгляды именно таковы, я не буду, поскольку это не имеет ни малейшего отношения к теме книги.

И на этом, пожалуй, все-таки закончим.

Как уже говорилось, креационизм во всех его вариантах, будучи довольно популярен в обществе в целом, практически не представлен в современной науке. Не потому даже, что все ученые, как один, его решительно отвергают (профессия ученого сегодня настолько массовая, что среди ее представителей можно найти кого угодно — в том числе и креационистов), но прежде всего — из-за неизлечимой концептуальной пустоты этого подхода. Из креационной «гипотезы» не вытекает никакой исследовательской программы — ни вопросов, на которые нужно было бы найти ответ, ни прогнозов, которые можно было бы проверить. Поэтому даже те считаные профессиональные биологи, кто страдает креационизмом, никак не опираются на него в своей повседневной деятельности (как правило, далекой от вопросов, которыми занимается эволюционная теория), а их эпизодические попытки ввести креационистские «теории» в научный дискурс заканчиваются ничем — опять-таки не из-за косности или сознательного противодействия коллег, а ввиду полной беспредметности этих теорий.

Но как ни странно, в современной науке весьма широко представлена другая альтернатива эволюционному подходу. И что самое парадоксальное — практически все ее сторонники искренне считают себя эволюционистами.

От оппонентов эволюционной теории — как заведомо предубежденных, так и добросовестных — часто приходится слышать такое возражение: ну хорошо, мол, допустим, эта теория более-менее убедительно описывает эволюцию уже существующей жизни. Но откуда эта самая жизнь взялась? Как могла возникнуть система, способная к такой эволюции посредством естественного отбора? Ведь отбор может действовать лишь на то, что способно к самовоспроизведению. А даже самые простые из известных нам самовоспроизводящихся систем все-таки слишком сложны, чтобы возникнуть в результате чисто случайных событий. В конце концов, будь иначе, мы бы регулярно видели самозарождение простейших живых существ из каких-то неживых компонентов. Однако, как доказал еще Луи Пастер, такого не происходит. Если жизнь не может возникнуть сама из неживой материи, но при этом существует — не означает ли это, что ее кто-то сотворил?

Строго говоря, данный вопрос не относится к теме этой книги. Ее задача — рассказать о биологической эволюции, а не обо всех современных представлениях о природе и ее развитии. Если уж на то пошло, механика Ньютона тоже не объясняла, откуда взялись планеты и другие небесные тела — достаточно было того, что они несомненно существуют, а она успешно описывает их движение и взаимодействие. Вопрос же о происхождении Солнечной системы и составляющих ее тел получил более-менее удовлетворительное решение много позже и в рамках совсем других теорий и дисциплин. С другой стороны, тем, кого действительно интересует проблема происхождения жизни, можно посоветовать прочесть вышедшую в 2016 году прекрасную книгу Михаила Никитина «Происхождение жизни: от туманности до клетки» — полное, ясное, связное и максимально беспристрастное изложение того, что знает и думает современная наука об этой проблеме.

Но ограничиваться таким ответом я не хочу. И не только потому, что это оставляло бы впечатление, что проблема происхождения жизни действительно является уязвимым пунктом — если не теории эволюции, то современной научной картины мира в целом, — но еще и потому, что успехи исследований последних десятилетий в этой области не только подкрепляют и дополнительно обосновывают эволюционную теорию, но и демонстрируют неожиданную плодотворность в ней дарвинистского подхода — хотя, казалось бы, он может вступать в действие только с момента, когда жизнь уже начала существовать. Именно поэтому глава, посвященная вопросам происхождения жизни, помещена в ту часть книги, где речь идет о роли эволюционной теории в разных областях фундаментальной биологии.

Разумеется, излагать во всех подробностях современное состояние проблемы происхождения жизни я не буду: во-первых, потому, что это уже сделал Никитин (и сделал гораздо глубже и компетентнее, чем мог бы это сделать я), во-вторых, потому, что такое изложение требует соответствующего объема: в книге Никитина более 500 страниц, не считая списка литературы. Поэтому я позволю себе коснуться лишь некоторых аспектов этой проблемы — тех, которые вызывают больше всего вопросов и недоразумений, а также наиболее тесно связаны с собственно эволюционной проблематикой.

Прежде всего нужно разобраться с тем, почему сейчас мы не видим самозарождения живого из неживого — и почему, тем не менее, мы полагаем, что оно было возможно в далеком прошлом, около четырех миллиардов лет назад. Самозарождение жизни на сегодняшней Земле невозможно, видимо, потому, что… на ней уже есть жизнь. Это не шутка и не софизм: любые сценарии происхождения жизни предполагают, что в самом начале этого процесса на Земле уже имелся широкий спектр простых органических веществ, возникших чисто химическим путем из неорганических предшественников. Эксперименты, воспроизводящие условия на поверхности древней Земли, показывают, что такое вполне возможно и даже неизбежно. Более того: многие органические вещества, включая даже некоторые аминокислоты, обнаруживаются (пусть и в следовых количествах) в составе метеоритов, комет и космической пыли, так что само по себе появление простейшей органики без участия живых организмов не представляет особой теоретической проблемы.

Дело, однако, в том, что в наше время любая органика (в том числе и абиогенного происхождения), оказавшись в водах Мирового океана или внутренних водоемов, на поверхности земли, в почве или в атмосфере, быстро станет добычей вездесущих бактерий и других микроорганизмов. Что, естественно, лишит ее возможности чисто химической эволюции, отдаленным результатом которой могло бы стать появление «жизни-2». Хотя мы не знаем, сколько времени занял путь от простейших органических соединений до первых самокопирующихся молекул, предполагается, что на это ушел не один миллион лет (а скорее — не одна сотня миллионов лет), в то время как любая попавшая в современную биосферу органика будет сожрана гораздо быстрее. Даже такие химически инертные и «неудобные» для вовлечения в метаболические процессы органические вещества, как углеводороды, уничтожаются бактериями довольно быстро: уже через несколько лет после катастрофических нефтяных разливов, при которых в море выливаются сразу сотни тысяч тонн нефти, свободные углеводороды обнаруживаются лишь в следовых количествах (причем в основном в телах животных-фильтраторов и в других «убежищах», где они недоступны бактериям). Конечно, в подземных нефтеносных пластах те же углеводороды могут сохраняться миллионами лет — но там нет физических факторов, за счет которых возможно самопроизвольное усложнение молекул: солнечного излучения, неравномерного или переменного во времени нагрева и т. п. Так что приходится признать: первейшее и непременное условие зарождения жизни — отсутствие таковой.

Из этого вывода, кстати, следует еще одно простое и довольно грустное соображение. Как мы знаем, у всех известных нам живых организмов фундаментальная биохимическая основа одна и та же: полинуклеотиды и полипептиды (белки). Причем в этих соединениях используется один и тот же набор мономеров: 20 основных аминокислот для всех белков и по 4 типа нуклеотидов для каждой из нуклеиновых кислот. И даже генетический код, то есть правила «перевода» нуклеотидной последовательности в аминокислотную, у всех живых организмов один и тот же, с незначительными разночтениями: ген любого организма может быть прочтен молекулярными машинами любого другого организма — и прочтен правильно[167]. Трудно представить, чтобы этот набор нуклеотидов и аминокислот был единственно пригодным для формирования простейших самовоспроизводящихся систем. И уж точно ни из каких законов природы или расчетов энергетической выгоды не следует, что правила соответствия между тройками нуклеотидов и аминокислотами должны быть именно такими, каковы они есть, а не иными. Генетический код достаточно произволен — если не абсолютно, то в значительной степени, — что и делает возможным существование отдельных «разночтений» в нем. Его принципиальное единство у всех живых организмов свидетельствует лишь о том, что все они — потомки только одной линии «преджизни», самовоспроизводящихся молекул. Вполне возможно, что на ранних стадиях становления жизни были и другие подобные системы. Но по каким-то существенным параметрам (скорость и точность самокопирования, устойчивость к тем или иным повреждающим агентам и т. п.) они уступали «нашей» линии — возможно, совсем чуть-чуть, но этого хватило, чтобы в условиях ограниченности ресурсов они в конце концов сошли со сцены и сами стали ресурсом для победителей. А поскольку распавшиеся и утилизированные белки и нуклеиновые кислоты (а тем более вышедший из употребления генетический код) не оставляют различимых следов, мы никогда не сможем точно узнать даже о самом факте существования этих альтернативных вариантов жизни — не говоря уж о том, сколько именно их было и в чем конкретно заключались их отличия от состоявшейся жизни.

Но вернемся к происхождению той единственной жизни, которая нам известна. И для начала оговорим исходные условия. Сегодня мы знаем, что на поверхности древней Земли, по крайней мере, в некоторых местах, не только мог, но и должен был возникать обширный набор простых органических молекул — сахарá, аминокислоты, азотистые основания и многое другое. (О том, что это были за места, какие факторы обеспечивали абиогенный синтез органики и в каких именно реакциях она возникала, можно прочитать в книге Никитина.) Но от таких органических «кирпичиков» до самых примитивных клеток — дистанция огромного размера. Причем этот разрыв надо было не просто чем-то заполнить (хотя бы мысленно), но еще и как-то решить или обойти целый ряд теоретических проблем, среди которых особенно непреодолимыми выглядели три.

Во-первых, самопроизвольное усложнение и упорядочение молекул как-то плохо согласовывалось с классической термодинамикой — особенно с ее знаменитым Вторым законом. Перипетии отношений эволюционной биологии (и биологии вообще) с термодинамикой мы будем специально рассматривать в главе «Эволюция и энтропия», здесь же скажем лишь, что прямого запрета на усложнение химических структур термодинамика на самом деле не налагает. Но из этого следует лишь принципиальная возможность такого усложнения — но не его конкретные причины и механизмы. В конце концов, те же законы термодинамики допускают существование паровоза, но это не означает, что в мире, где действуют эти законы, паровозы могут появляться сами собой. Они появились лишь тогда, когда человек их придумал и начал делать. Так что для окончательного разрешения этой трудности нам нужно указать фактор или факторы, под действием которых органические молекулы постепенно усложнялись.

Второй трудностью стала проблема хиральной чистоты. Дело в том, что многие органические молекулы (все, в которых хотя бы один атом углерода соединен с четырьмя разными атомами или атомными группами) существуют в двух вариантах, каждый из которых — как бы зеркальное отражение другого, как русское И и латинское N. Попробуйте, не поднимая букву И с поверхности, повернуть ее так, чтобы получилась N — у вас ничего не получится. А с молекулами, содержащими асимметричный атом, этого не удастся сделать и в трехмерном пространстве. Это свойство молекул называют хиральностью (от древнегреческого «хейр» — «рука»: молекулы разной хиральности точно отражают друг друга, но не могут быть совмещены никакими поворотами в пространстве, как кисти правой и левой руки). В живых клетках каждое такое вещество представлено молекулами только одной хиральности: все входящие в состав белков аминокислоты — «левые», все сахара — «правые»[168]. В то же время когда такие вещества образуются в «обычных» (протекающих без участия ферментов) химических реакциях, получается смесь из одинакового числа «правых» и «левых» молекул. В биохимических реакциях такого не бывает никогда: их катализируют белки-ферменты, а каждый фермент может работать только с молекулами одной хиральности. Но сами ферменты, как и все белки, состоят только из «левых» аминокислот. Значит, первые живые системы сумели как-то разделить «зеркальные» молекулы еще до того, как обзавелись ферментами. Как же им это удалось и почему это вообще произошло?

Наконец, третья загадка — это проблема возникновения белково-нуклеиновой кооперации. Как мы помним, белки в природе образуются только в живых организмах в результате сложного процесса белкового синтеза, для которого необходима матричная РНК — носитель информации о последовательности аминокислот в будущем белке, — а также транспортные и рибосомные РНК. Никаким иным путем, без участия нуклеиновых кислот, белки возникать не могут. Сами же нуклеиновые кислоты синтезируются матричным образом друг на друге — но они могут это делать только с помощью белков. Процесс синтеза белка тоже требует участия уже готовых белков — ферментов аминоацилтрансфераз и белков рибосомы. Но не могли же белки и нуклеиновые кислоты появиться одновременно в случайных химических реакциях — сразу готовые взаимодействовать друг с другом! А если один из этих классов веществ появился раньше другого — как же он обходился без него? Нетрудно видеть, что по сути дела это старая схоластическая проблема «что появилось раньше — курица или яйцо?», сформулированная в понятиях молекулярной биологии и оказавшаяся неожиданно актуальной для науки о происхождении жизни.

У теорий, пытавшихся как-то объяснить возникновение жизни из неживых химических компонентов, возникали и другие трудности. Известно, например, что соединение относительно простых органических молекул в основные биополимеры (аминокислот — в белки, нуклеотидов — в нуклеиновые кислоты) идет с выделением воды. Элементарные принципы общей химии гласят, что в водных растворах, где вода заведомо в избытке, равновесие таких реакций будет сдвинуто в сторону не полимеризации, а гидролиза полимеров — то есть самопроизвольное возникновение сколько-нибудь длинных (хотя бы в несколько десятков звеньев) цепочек в таких условиях совершенно невероятно. Между тем у всех известных нам форм жизни эти процессы протекают исключительно в водной среде. Там их обеспечивают опять-таки специальные ферменты, затрачивая на это энергию. Фактически присоединение каждого звена представляет собой целую цепочку промежуточных реакций, точно состыкованных между собой. Но как и за счет чего это могло происходить на древней Земле?

Еще одна чисто химическая трудность состояла в том, что фосфор в неживой природе встречается только в виде химически инертных и почти не растворимых соединений вроде фосфата кальция. Между тем этот элемент абсолютно необходим для всех известных нам форм жизни: он входит в состав ДНК и РНК, его соединения используются как источник энергии для любых реакций, требующих энергетических затрат и т. д. Откуда брали его ранние живые или «протоживые» системы?

Трудности на пути теории абиогенеза (так стали называть все версии возникновения жизни, основанные на предположениях, что это происходило на Земле и исключительно посредством естественных процессов) были настолько велики, что многие — в том числе и выдающиеся умы — обратились мыслями к альтернативной возможности: жизнь не возникла на Земле, а была занесена на нее извне. Сторонниками этой гипотезы, получившей название теории панспермии, были Сванте Аррениус, Владимир Вернадский, Фрэнсис Крик; особенно горячо защищал ее выдающийся британский астрофизик Фред Хойл (с которым нам еще предстоит встретиться в следующей части этой книги). А ученик и постоянный соавтор Хойла Чандра Викрамасингхе и созданная им научная школа до сих пор пытаются найти хоть какие-то свидетельства внеземного происхождения жизни.

Не вдаваясь в подробности аргументации сторонников панспермии, заметим только, что она не объясняет возникновение жизни, а лишь переносит его с древней Земли (о которой нам известно хоть что-то) в абсолютно неведомое место с неизвестными условиями. При этом легко видеть, что ни одной из упомянутых выше трудностей теории абиогенеза теория панспермии не решает. Термодинамическая невероятность самопроизвольного усложнения химических систем, хиральная чистота химических «кирпичиков» жизни, происхождение белково-нуклеиновой кооперации и даже полимеризация белков и нуклеотидов в водной среде выглядят на комете, на Марсе, на спутниках Юпитера, в газо-пылевых скоплениях, в окрестностях нейтронных звезд и черных дыр и в любых других условиях, которые только может нарисовать человеческое воображение, столь же загадочно и необъяснимо, как и на Земле.

Некоторые ученые (включая Вернадского) за неимением лучшего предположили, что жизнь вообще не возникала — это, мол, изначальное и неотъемлемое свойство вечно существующей материи. Но в середине ХХ века в космологии возобладало представление, что сама Вселенная имеет начало — Большой взрыв. И сразу после ее возникновения физические условия были явно несовместимы с существованием жизни — по крайней мере, той, которая нам известна. Так что эта жизнь все-таки должна была когда-то и где-то возникнуть.

Ситуация выглядела настолько тупиковой, что в последние десятилетия ХХ века сама тема происхождения жизни стала восприниматься как не вполне научная. Некоторые журналы отказывались принимать какие-либо публикации на эти темы. Стали слышны даже разговоры о том, что эта проблема, мол, вообще не может быть изучена научными методами — наука, дескать, занимается только явлениями повторяющимися и воспроизводимыми, а жизнь нам известна только одна и она явно возникла один раз. И даже если мы когда-нибудь сможем предложить процесс, приводящий к возникновению жизни из неживых компонентов — это докажет лишь, что жизнь могла возникнуть таким путем, но мы никогда не сможем быть уверены, что именно таким путем она и возникла…

Однако, как ни странно, именно в этот период начались первые подвижки в преодолении вышеупомянутых принципиальных трудностей. В начале 1980-х годов Томас Чек в Университете Колорадо и независимо от него Сидни Олтмен в Йельском университете обнаружили, что некоторые молекулы РНК обладают ферментативной активностью, то есть способны катализировать те или иные химические реакции. С легкой руки Чека и его сотрудников такие РНК стали называть рибозимами. Это уже давало надежду на выход из замкнутого круга «нуклеиновые кислоты — белки»: если рибозимы могут катализировать какие-то реакции (в том числе и с участием других молекул РНК), то, может быть, они могут катализировать и копирование самих себя? И действительно, среди рибозимов (которых вскоре открыли и синтезировали довольно много) нашлись и способные катализировать репликацию РНК. Правда, рибозимы, которые могли бы копировать сами себя (или друг друга) непосредственно из отдельных нуклеотидов, до сих пор не найдены и не созданы, но принципиальная возможность их существования уже выглядит вполне правдоподобной. Так, в январе 2020 года группа Джеральда Джойса из Солковского института в Ла-Хойе (Калифорния) сообщили о получении рибозима из примерно двух сотен нуклеотидов, способного синтезировать собственного «предка» — вдвое более короткую молекулу РНК, содержащую участок, образующий каталитический центр, и тоже проявляющую рибозимную активность. Следует отметить, что исходный рибозим был получен путем «направленной эволюции», т. е. размножения молекул и отбора наиболее эффективных из них.

Надо сказать, гипотезу о том, что РНК может обладать каталитической активностью, выдвигали еще в 1967 году Фрэнсис Крик, Лесли Оргел и Карл Вёзе. Вскоре Вёзе постулировал существование «РНК-мира» — мира самокопирующихся рибозимов. Предполагалось, что некоторые из небольших молекул РНК, образовавшихся в результате чисто случайного соединения абиогенно синтезированных нуклеотидов, обладали рибозимной активностью. Она была весьма разнообразной, но те РНК, которые могли хоть немного содействовать матричному копированию самих себя, росли в числе. Таким образом, естественный отбор начал работать еще на этом этапе. Который можно считать рубежом становления жизни или относить еще к «химической эволюции», но в любом случае «демон Дарвина» взялся за работу задолго до появления даже самых примитивных клеток и вообще всего, в чем мы могли бы опознать живой организм. Со временем РНК передали свои каталитические функции белкам, а длительное хранение наследственной информации возложили на свою модифицированную форму — ДНК. Еще позже они обросли системами обмена веществ, закутались в липидные пузырьки-мембраны (позволяющие поддерживать нужную концентрацию реагентов и промежуточных продуктов), создали механизм фотосинтеза… в общем, дальше это была уже знакомая нам биологическая эволюция.

Разумеется, РНК-мир — это всего лишь гипотеза. В современных работах по проблеме происхождения жизни (с наступлением XXI века начался настоящий бум исследований в этой области, как теоретических, так и экспериментальных) можно найти и альтернативные сценарии перехода от химической эволюции к биологической (например, подход «сначала метаболизм», согласно которому первым шагом к жизни были не самовоспроизводящиеся молекулы, а самовоспроизводящиеся циклы химических реакций, в которых участвуют вещества, выступающие одновременно реагентами, продуктами и катализаторами), и дополнительные гипотезы. Сама концепция РНК-мира сегодня далеко ушла не только от догадки Карла Вёзе, но и от той куда более проработанной версии, которую придал ей в 1986 году другой известный молекулярный биолог — Уолтер Гильберт. Сегодня это глубоко проработанная теория, в рамках которой, в частности, получили изящные объяснения некоторые трудные моменты.

Как мы помним, в водном растворе свободные нуклеотиды должны быть не склонны к соединению в цепочки. Чтобы их соединить, нужно затратить энергию. Если раствор подвергается воздействию солнечного света, эта реакция может идти за счет энергии ультрафиолетовых квантов. Но ультрафиолет с таким же успехом может и разрушить молекулу нуклеотида, поглотившего квант. Так вот, оказалось, что соединение рибонуклеотидов в цепочки повышает их устойчивость к ультрафиолету: даже в коротких цепочках по 3–5 звеньев нуклеотиды устойчивее, чем в свободном состоянии, и эта устойчивость растет (правда, с постепенным замедлением) с ростом числа звеньев в цепочке. Но этот эффект возникает только в том случае, если все нуклеотиды в цепочке — одной хиральности (все «правые» или все «левые»). Поскольку устойчивость достигается за счет распределения вызванного квантом возбуждения электрона по «стопке» расположенных параллельно друг другу плоских азотистых оснований, а для такого их расположения нужно, чтобы цепочка нуклеотидов закручивалась в правильную спираль.

Это позволяет разом ответить на два трудных вопроса: о причинах роста цепочек (вопреки требованиям химического равновесия) и о причинах их хиральной чистоты. Под действием ультрафиолета нуклеотиды постоянно соединяются друг с другом — и тот же ультрафиолет постоянно рвет возникающие цепочки и разбивает на части сами нуклеотиды. В этих постоянных перестановках преимущественно «выживают» те композиции молекул, которые, однажды возникнув, труднее всего разрушаются — небольшие, хирально чистые молекулы РНК.

Один из ведущих специалистов по проблеме происхождения жизни, известный биофизик Армен Мулкиджанян считает, что это не единственное селективное действие ультрафиолетового излучения на предбиологические системы. Возможно, уже сам наш генетический «алфавит» — набор азотистых оснований, входящих в состав ДНК и РНК и служащих непосредственными носителями генетической информации, — тоже выбран для нас ультрафиолетом. В принципе соединений такого типа существует довольно много, немало из них может входить в состав нуклеотидов, объединяться в цепочки и образовывать уотсон-криковские пары с другими основаниями. Но именно те, которые используются в наших «молекулах наследственности», — аденин, гуанин, цитозин и тимин/урацил — при захвате ультрафиолетового кванта разрушаются реже всех других известных типов нуклеотидов. Устойчивость к ультрафиолету повышается также при образовании комплементарных пар. Поскольку именно этот процесс лежит в основе матричного синтеза нуклеиновых кислот (свободные нуклеотиды образуют пары с соответствующими им нуклеотидами одноцепочечной ДНК или РНК, выстраиваясь таким образом во вторую цепочку), то можно предположить, что и удвоение древних РНК могло начаться еще до того, как какая-то из них обрела способность катализировать эту реакцию — просто за счет того, что двухцепочечные РНК оказывались более устойчивы к разрушающему действию ультрафиолета, чем такие же одноцепочечные. Конечно, и по скорости, и по точности соблюдения соответствия между парами такой механизм, вероятно, сильно уступал рибозимам-полимеразам (не говоря уж о современных полимеразах-белках), но сам феномен самовоспроизводящихся молекул вполне мог начаться с него.

Я думаю, читатель уже понял, к чему я клоню. Да, все вышеописанное — это явная (хотя и несколько своеобразная) версия дарвиновского отбора. Который, оказывается, начал действовать не с момента появления жизни (хотя бы даже и в виде молекул, способных копировать себя), а гораздо раньше. И по сути дела создал эту жизнь, собрав ее из абиогенно синтезированных малых органических молекул и наделив свойствами, выходящими за пределы собственно химии.

Конечно, это всего лишь гипотеза, причем даже возможности ее проверки довольно ограничены. Но сегодня это, пожалуй, самое изящное и убедительное объяснение перехода от малых органических молекул к самокопирующимся биополимерам и дальнейшей эволюции жизни. Она обходится без привлечения «излишних сущностей» (будь то «разумный замысел», инопланетяне-экспериментаторы, неведомые физико-химические условия на экзотических космических объектах или никем не найденные чудо-катализаторы), рассматривая только те факторы, наличие которых на древней Земле не вызывает сомнений. И при этом не противоречит никаким известным фактам.

Заметим, что уже сам факт существования такой модели (независимо от того, подтвердят ли ее дальнейшие исследования) прямо опровергает дежурную претензию креационистов и всякого рода мыслителей широкого профиля — «дарвинизм бессилен объяснить возникновение жизни». Можно (если, конечно, есть серьезные аргументы) оспаривать предложенное объяснение, но ни о каком «бессилии объяснить» говорить уже не приходится.

Здесь, впрочем, надо сделать важную оговорку. Объяснение происхождения жизни подразумевает решение целого ряда проблем, среди которых проблема возникновения самокопирующихся молекул РНК — безусловно важная, одна из ключевых и, возможно, самая принципиальная, но все же не единственная. Чтобы можно было без натяжки сказать, что загадка возникновения жизни разгадана, нужно выяснить, где разыгрывались события, приведшие к ее возникновению (имеется в виду, конечно, не «в какой географической точке?», а «в какой среде?», «в каких локальных физико-химических условиях?»), как соединились воедино самокопирование молекул и метаболические циклы, как возникли белки и ДНК, генетический код и рибосомы, как ансамбли взаимодействующих молекул оделись мембранами и как научились управлять делением мембранных пузырьков, и многое-многое другое. Ученые выдвигают разные, порой противоречащие друг другу гипотезы и модели, спорят, экспериментируют. Контуры моста над пропастью, разделяющей живое и неживое, уже вырисовываются, но никто не может сказать, когда по этому мосту можно будет пройти от одного края до другого, ни разу не прибегнув к крыльям воображения.

Но, как я уже сказал в начале этой главы, у меня нет ни возможностей, ни нужды в полноценном рассказе об этой безусловно интереснейшей области исследований. Желающим узнать о ней подробнее я опять-таки рекомендую книгу Никитина. Здесь же я хотел лишь показать, что и в этом весьма специфическом направлении исследований идея эволюции на основе естественного отбора присутствует не только как некое абстрактное универсальное объяснение, но и как актуальная рабочая теория, источник возможных решений для конкретных (и притом важнейших) исследовательских задач.

Поэтому из всего необозримого множества тех проблем, над которыми бьются ученые, занимающиеся происхождением жизни, я позволю себе сказать пару слов только еще об одной. Во-первых, потому, что она была упомянута в начале этой главы (как известно, если в первом акте на сцене висит ружье, до конца пьесы оно должно выстрелить), во-вторых, потому, что здесь мы вновь встречаем пример успешного применения селекционистского подхода.

Итак, открытие рибозимов и создание концепции РНК-мира разорвало замкнутый круг «белки не могли возникнуть без нуклеиновых кислот, а нуклеиновые кислоты — без белков». Но если нуклеиновые кислоты смогли возникнуть и какое-то заметное время успешно существовать без всяких белков — как и почему эти два типа биополимеров начали взаимодействовать между собой?

Когда ученым удалось узнать кое-что об эволюции рибосомы (об этой замечательной работе мы еще поговорим подробнее в главе 20), оказалось, что самая древняя часть рибосомальной РНК — пептидилтрансферазный центр. Этот участок непосредственно пришивает аминокислоты к растущей полипептидной цепочке. Но в его составе нет никаких структур, которые проверяли бы соответствие присоединяемой аминокислоты тому, что значится в матричной РНК, да и вообще он с мРНК никак не взаимодействует. Возможно, конечно, древний рибозим, превратившийся впоследствии в пептидилтрансферазный центр, контролировал состав получающейся полипептидной цепочки каким-то иным способом, позже утраченным за ненадобностью. Но более вероятно, что он его никак не контролировал, а сшивал аминокислоты (правда, строго одной хиральности — «левые») в том порядке, в каком они ему подворачивались.

Но какую пользу размножающимся и каталитически активным молекулам РНК мог бы принести белок случайного состава? Одна из гипотез связывает это с тем, что полипептидная цепочка случайного состава с высокой вероятностью закручивается в альфа-спираль — наиболее частый элемент вторичной структуры белка. В таком виде полипептид охотно связывается водородными связями с двухцепочечными участками РНК, прикрывая при этом ее «ахиллесову пяту» — гидроксильную группу у второго[169] атома углерода в молекуле рибозы. Едва ли не любые химические агенты, способные гидролизовать РНК — от щелочи до специализированных ферментов-нуклеаз, — атакуют именно эту группу. (Недаром в дезоксирибозе, входящей в состав ДНК, именно этот гидроксил заменен атомом водорода — что придает ДНК гораздо бóльшую, чем у РНК, устойчивость к химическим повреждениям.) Нетрудно предположить, что когда самовоспроизводящиеся рибозимы «подъели» абиогенно синтезируемые нуклеотиды, и те стали дефицитным ресурсом, преимущество получили рибозимы, способные гидролизовать собратьев — другие молекулы РНК. А это, в свою очередь, породило отбор на способность защищаться — и эффективным средством такой защиты оказались полипептидные цепочки случайного (но хирально чистого) состава. Таким образом, первый шаг к кооперации полинуклеотидов с полипептидами тоже мог быть результатом естественного отбора.

На чем эту главу можно было бы и закончить. Но есть еще один сюжет, косвенно связанный с ранней эволюцией жизни и тоже окруженный странными недоразумениями. Правда, эти недоразумения не столь широко распространены в обществе, но зато осенены именами действительно выдающихся ученых нашего времени.

Интерлюдия или сюита?

Или Легенда о Золотом веке

Карл Вёзе вошел в историю биологии не только как теоретик, предвосхитивший открытие рибозимов и первым выдвинувший идею РНК-мира. В 1970-х годах он и его сотрудники, используя только что появившиеся (и потому очень трудоемкие и не очень эффективные) методы чтения нуклеотидных последовательностей, пытались разобраться в родственных связях бактерий. Эта работа увенчалась открытием в 1977 году архей — микроорганизмов, устроенных так же просто, как и бактерии, но при этом отличающихся от них не менее сильно, чем обе эти группы отличаются от нас. Эта обширная и очень важная (как в экологическом, так и в эволюционном отношении) группа прокариот, открытая Вёзе и его сотрудником Джорджем Фоксом, ныне имеет ранг самой высокой таксономической категории — домена. Если не считать вирусов (относительно которых до сих пор неясно, можно ли их считать в полном смысле слова живыми: они проявляют свойства живого только внутри клетки-хозяина, а вне ее это просто сложные молекулярные комплексы), все живые существа на Земле делятся на три домена: археи, бактерии и эукариоты. К последнему домену относятся все животные, растения и грибы, а также все амебы, инфузории и прочие протисты — одноклеточные существа с выраженным ядром и сложным устройством клетки. Открытые Вёзе археи — общность того же уровня, что и эукариоты.

Но нас сейчас интересует не это. Пытаясь выяснить, кто же от кого произошел, Вёзе обнаружил, что в мире прокариот этот вопрос не имеет однозначного ответа, а порой просто утрачивает смысл: у исследуемых микробов то и дело обнаруживались гены, роднящие их сразу с несколькими другими видами. Причем не только близкородственными, но порой относящимися к совсем разным систематическим группам — вплоть до того, что у бактерий обнаруживались гены архей и наоборот.

Вообще-то способность бактерий «прихватывать» подвернувшиеся чужие гены и включать их в собственный геном была известна за десятилетия до работ Вёзе. Именно она лежала в основе эффекта бактериальной трансформации — изменения наследственных свойств одного штамма бактерий в присутствии живых или убитых клеток другого штамма. Этот эффект открыл в 1928 году Фредерик Гриффит, а в 1944 году Освальд Эвери, Колин Мак-Лауд[170] и Маклин Мак-Карти использовали его в своих опытах, доказавших, что носитель наследственной информации — именно ДНК. В 1951 году американец Виктор Фримен обнаружил, что трансформация происходит не только в лабораторных опытах (доказав, что возбудитель дифтерии может приобретать патогенность, получив смертоносный ген от вируса), а в 1959 году группа японских исследователей обнаружила, что штамм бактерий, приобретший устойчивость к антибиотику, может делиться копиями обеспечивающего это ценное свойство гена с другими штаммами. К 1970-м годам все подобные явления даже получили общее название горизонтального переноса генов (ГПГ; см. главу 8). Но до Вёзе никто не представлял себе масштабов ГПГ в природе, а главное — того, что он может происходить между сколь угодно отдаленными в генеалогическом отношении видами. Складывалось впечатление, что любой прокариот может позаимствовать у любого другого любой ген, если тот ему вдруг понадобится. А детальное изучение плазмид (небольших автономных молекул ДНК в бактериальных клетках, способных перемещаться из одной клетки в другую — своего рода «ручных почтовых вирусов» бактерий) наводило на мысль, что прокариотная клетка, ставшая счастливой обладательницей полезной мутации, сама рассылает копии измененного гена всем, кто окажется поблизости.

Вёзе вполне резонно предположил, что коль скоро такой свободный обмен генами в ходу у прокариот — клеточных организмов с целостным геномом и весьма разнообразным метаболизмом, — то самокопирующиеся рибозимы, составлявшие РНК-мир, тем более не цеплялись за свою «интеллектуальную собственность», безо всякого стеснения заимствуя друг у друга все полезное. Такое положение сохранялось и позже — когда молекулы РНК «научились» кодировать белки и передали им львиную долю каталитической работы и даже когда белковонуклеиновые комплексы облачились в липидные мембраны, превратившись в протоклетки.

Такая гипотеза выглядит вполне убедительно и, скорее всего, соответствует тому, что происходило на ранних стадиях эволюции жизни. Однако дальше Вёзе почему-то решил, что все вышеизложенное несовместимо с дарвиновской моделью эволюции (которую он понимал как эволюцию, основанную на конкурентной борьбе между не скрещивающимися друг с другом видами за выживание). По его мнению, дарвиновская эволюция началась намного позже не только становления жизни, но и формирования полноценной клетки. А до того, дескать, на Земле царил золотой век, когда не существовало никаких отдельных видов, жизнь представляла собой дружное сообщество клеток, которые щедро делились друг с другом генетическими новинками, так что хитрые химические реакции и каталитические процессы, нащупанные одним организмом, могли затем наследоваться всеми. Эволюция была тогда общим делом, все сообщество шло по пути совершенствования, причем очень быстро, поскольку в разных клетках могли возникать разные адаптации, которые затем объединялись в одной клетке.

По всем законам эпоса подобные исходные идиллии непременно должны нарушаться чьей-то злой волей — извне или изнутри. И фантазия Вёзе от этого закона не отступает. «Но затем, в один черный день, некая клетка, напоминающая примитивную бактерию, оказалась на один прыжок впереди остальных. Эта клетка, предвосхищая то, что через три миллиарда лет сделал Билл Гейтс[171], отделилась от сообщества и отказалась делиться генами. Ее потомство стало первым видом, закрепив за собой интеллектуальную собственность для своего частного использования. Обладая большей, чем у других, эффективностью, оно продолжало плодиться и эволюционировать отдельно, в то время как клетки остального сообщества жили по-прежнему, делясь друг с другом. Через несколько миллионов лет от сообщества отделилась еще одна клетка, которая образовала второй вид. В конце концов от сообщества не осталось ничего, за исключением, быть может, только вирусов, и все живое оказалось разделенным на виды», — излагает этот архетипический сюжет последователь Вёзе, выдающийся англо-американский физик-теоретик Фримен Дайсон.

Но, разумеется, торжество зла и жадности не может быть долгим. И Дайсон (уже без ссылки на Вёзе) пророчит скорое возвращение золотого века. Будучи ярым сторонником и энтузиастом трансгенных технологий, он полагает, что их широкое распространение и неограниченное использование (не только в коммерческих, но и в эстетических и развлекательных целях) восстановит свободный обмен генами между любыми таксономическими группами и тем самым положит конец разделению биосферы на изолированные виды, восстановив единство эволюционной судьбы всего живого. Таким образом время, в течение которого эволюция шла по дарвиновской модели, окажется лишь ограниченным промежутком между двумя эпохами идиллической эволюции, в которой достижения каждого принадлежат всем и содействуют всеобщему прогрессу. Подчеркивая преходящий характер эволюции по Дарвину и ее необязательность для эволюционного процесса как такового, Дайсон назвал время от распада древней «безвидовой» биосферы до начала эры трансгеники «дарвиновской интерлюдией»[172]. Которая, дескать, фактически уже закончилась, и мы вот-вот услышим вступительные такты второй части величественной и гармоничной симфонии «Эволюция»…

Если читатель помнит то, о чем говорилось в первых главах этой книги (в частности, в главе «Забытый кит»), то он без труда узнает в этих возвышенных размышлениях старую теорию князя Кропоткина — сдобренную некоторым количеством современной молекулярно-генетической лексики и перенесенную из настоящего в далекое прошлое и ближайшее будущее. Но, увы, основанную все на той же распространенной ошибке — полнейшем непонимании самой сути дарвиновской концепции эволюции и прежде всего понятия «борьба за существование».

Напомним, что ни в своей исходной редакции, ни в современной версии дарвиновская эволюция вовсе не основывается на конкуренции между видами. Как уже говорилось в той же главе «Забытый кит», такая конкуренция существует и иногда оказывается очень острой, но главный и единственно необходимый двигатель эволюции — не она, а конкуренция внутривидовая. Конечно, применить понятие «вид» к размножающимся молекулам РНК-мира (а тем более — к еще более ранним стадиям химической эволюции — появлению нуклеотидов и их сборке в небольшие молекулы РНК) довольно трудно, но несомненно, что конкуренция между ними существовала уже и тогда — менее устойчивые к действию повреждающих факторов варианты молекул становились стройматериалами для более устойчивых. С приобретением некоторыми рибозимами способности к самокопированию (что можно считать моментом появления жизни) эта конкуренция резко усилилась: теперь надо было не только выдержать действие ультрафиолета или агрессивных химических агентов, но и быстрее других захватить дефицитный ресурс — свободные нуклеотиды.

Вполне возможно (и даже весьма вероятно), что в этой борьбе участвовали устойчивые ассоциации различных молекул РНК, каждая из которых выполняла какую-то функцию, нужную как ей, так и всем остальным входящим в ассоциацию молекулам. Вероятно, именно такие ассоциации стали основой первых геномов, объединяющих значительное число индивидуальных генов. Нет ничего невероятного и в предположениях, что какие-то молекулы РНК могли переходить из одной ассоциации в другую, а позже, когда некоторые протоорганизмы перешли к «хищничеству» (гидролизу других РНК), они иногда не разбирали очередную «жертву» до последнего нуклеотида, а включали какие-то ее фрагменты в свой состав. И что среди этих фрагментов порой оказывались весьма полезные. В любом случае нет никакого сомнения, что «обитатели» РНК-мира то и дело объединялись, разделялись, обменивались фрагментами или просто забирали чужой кусок. Все это вполне можно рассматривать как «горизонтальный перенос» — и его интенсивность в этом случае была весьма высока. Но это не делало их эволюцию ни на йоту менее дарвиновской: они постоянно конкурировали друг с другом и подвергались естественному отбору.

Так было и тогда, когда жизнь приобрела клеточную форму. Вероятно, интенсивность «горизонтальной» циркуляции генетического материала несколько уменьшилась (все-таки добыть фрагмент РНК даже из самой примитивной клетки несколько труднее, чем просто из раствора), но оставалась очень высокой. Для прокариот, как уже говорилось, обмен генами между неродственными формами и сейчас не составляет проблемы. Что же до образования отдельных видов, то, как мы увидим в главе 14, куда более вероятным был обратный сценарий: не «эгоизм» отдельных древних клеток, закрывших свой геном от посторонних пользователей, привел к разделению единой биосферы на виды, а наоборот — метаболическая специализация отдельных штаммов и формирование на этой основе зачатков экологических ниш привели к тому, что не всякая мутация, полезная одному организму, оказывалась полезной любому другому. Упрощенно говоря, «горизонтальный» поток генов ослаб не потому, что кто-то перестал отдавать свои гены, а потому, что все стали куда осторожнее брать чужие. У эукариот и особенно у животных эволюционное значение ГПГ снизилось еще больше — о чем мы скажем чуть подробнее в конце следующей главки.

Вообще говоря, эволюционная роль горизонтального переноса остается одной из самых модных и дискуссионных тем в эволюционной теории по крайней мере с 1980-х годов. В нем часто видят некую альтернативу дарвиновским «случайным наследственным изменениям». Мол, в отличие от случайных мутаций, про которые неизвестно заранее, окажутся ли они полезными (и чаще всего они не оказываются), горизонтальный перенос дарит организму готовые работоспособные гены, уже прошедшие испытания и обкатку естественным отбором в других организмах. Разумеется, отрицать роль ГПГ как источника генетического разнообразия было бы странно, но вносимые им в геном изменения не менее случайны, чем мутационные. Как бы ни был полезен перенесенный ген на своем прежнем «месте работы», в новом организме он может оказаться совершенно ненужным — как, скажем, ген какого-нибудь дыхательного пигмента, попавший в геном анаэробного существа, или ген опсина (белки этого семейства у животных служат основой фоторецепторов, а у некоторых бактерий — пигментом фотосинтеза) в геноме организма, живущего в толще почвы или где-нибудь в пещере. Правда, эволюция может «приставить к делу» и заведомо бесполезные фрагменты ДНК, вроде застрявших в геноме вирусных последовательностей (этот открытый уже в нашем веке эффект известен под названием молекулярного одомашнивания — molecular domestication). Но в этом случае работа отбора с таким материалом уж точно ничем не отличается от его работы с результатом случайных мутаций, а функция, которую приобретает «одомашненный» фрагмент ДНК, может не иметь ничего общего с той, которую он выполнял в исходном организме.

Конечно, когда бактерия, столкнувшаяся с действием антибиотика, но благодаря вовремя произошедшей мутации обретшая устойчивость к нему, рассылает плазмиды с копиями спасительного гена всем вокруг, это уже не случайная перетасовка генетического материала, а адаптивная реакция: основная часть таких плазмид, скорее всего, попадет клеткам того же штамма и таким образом клетка, первой получившая устойчивость, защитит собственные генетические копии. Такие эволюционные пути, безусловно, интересны (не говоря уж о практической важности их изучения), но далеки от вдохновенной картины «эволюции, в которой достижения каждого становятся достоянием всех».

Кстати, предположение, что такая эволюция должна идти быстрее классической дарвиновской, мягко говоря, тоже не находит подтверждения в реальной истории жизни на Земле. Мы, к сожалению, очень мало знаем о том, какими путями и с какой скоростью шла эволюция в те времена, когда жизнь была представлена исключительно одноклеточными формами — в частности, мы не можем сказать точно, когда возникли первые эукариотные клетки. Согласно наиболее распространенной оценке, это произошло около двух миллиардов лет назад. Это означает, что за предыдущие два миллиарда лет существования жизни свободно обменивавшиеся генами живые существа не породили ничего принципиально более сложного, чем прокариотная клетка, основные черты которой сложились, видимо, уже в начале этого гигантского отрезка времени. (Конечно, за это время было освоено огромное разнообразие типов метаболизма — но это как раз тот модус эволюции, при котором польза от возможности использования чужих готовых генов минимальна.) Как-то это мало похоже на «быстрое продвижение по пути совершенствования». Да оно и понятно: когда решения одной и той же задачи множество видов ищет самостоятельно, результатом становятся самые разнообразные решения — в том числе те, которые впоследствии могут быть значительно усовершенствованы или вообще взять на себя принципиально новые функции. Когда «достижения каждого быстро становятся достоянием всех», эволюция находит первое приемлемое решение, которое быстро становится достоянием всех, кому оно может быть полезно, — и на этом поиск заканчивается. Ясно, что первое приемлемое нечасто оказывается эволюционно наиболее перспективным.

Так или иначе, эволюция в условиях ничем не ограниченного горизонтального переноса генов — ничуть не менее дарвиновская, чем классическая эволюция генетически изолированных друг от друга видов. За исключением одной существенной детали: в дарвиновской модели вид (или любая другая обособленная группа организмов) может эволюционировать как единое целое или распадаться на дочерние общности, но не может сливаться воедино с другой такой группой. Дарвиновская эволюция строго дивергентна: у вида может быть сколько угодно потомков, но непосредственный предок всегда только один.

Мы уже упоминали выше (и еще упомянем в дальнейшем — см. главу 15), что в реальной эволюции это правило соблюдается не всегда. Недавно разделившиеся виды не сразу полностью утрачивают способность к скрещиванию друг с другом и при определенных условиях могут вновь слиться в один вид. Некоторые организмы, в том числе довольно высокоразвитые — например, цветковые растения, — могут давать межвидовые и даже межродовые гибриды, способные в дальнейшем устойчиво воспроизводиться внутри себя. Так, например, культурная слива — результат гибридизации алычи и терна, а самый популярный в мире вид культурной пшеницы — мягкая пшеница Triticum aestivum — и вовсе генетический монстр, гибрид трех видов злаков из трех разных родов. (Правда, в обоих случаях гибридизации предшествовала полиплоидизация — удвоение родительских геномов, но это не отменяет того факта, что у сливы два предковых вида, а у мягкой пшеницы — три.) Есть и еще более сложные случаи: например, некоторые виды лягушек рода Pelophylax представляют собой межвидовые гибриды, поддерживаемые путем регулярного скрещивания между исходными видами. Подобные отношения и сами по себе необычны, но на их базе могут развиться еще более экзотические явления — такие, как «клептон» (вид, который не может завершить свой репродуктивный цикл без использования половых клеток другого вида — такова, в частности, знаменитая съедобная лягушка) и «вид-призрак» — вид, который уже не существует в виде реальных организмов, но полный геном которого сохраняется в его гибридах, скрещивающихся со вторым родительским видом[173]. Наконец, как мы уже говорили в главе 2, в случае далеко зашедшего симбиоза партнеры могут превратиться в единый организм. При этом в такой процесс могут быть вовлечены организмы из весьма далеких друг от друга групп, а конечным результатом может стать не только слияние партнеров в одном «теле» (как в случае лишайников), но и объединение геномов — по крайней мере, частичное, когда «миноритарный партнер» передает значительную часть своих специфических генов в основной геном «мажоритарного». Это произошло, например, с митохондриями (которые, как мы помним, когда-то были вольноживущими бактериями — но сейчас, например, в геноме человеческих митохондрий осталось всего 13 белок-кодирующих генов[174], в то время как для самостоятельной репродукции даже самой простой свободноживущей клетке нужны многие сотни) и с хлоропластами зеленых растений.

Но в «традиционной» филогенетике все такие случаи рассматривались как экзотика и отклонение от нормы (то есть от дивергентной эволюции) — пусть даже и повлекшее за собой огромные эволюционные последствия, как в случае с «одомашниванием» предками эукариот предков митохондрий и пластид. При выяснении родственных отношений в мире прокариот такой взгляд уже неадекватен даже в первом приближении: доли генов, полученных от разных предков, могут быть вполне сопоставимы, так что без дополнительных исследований и не разберешься, кто тут «основной предок», а кто лишь донор дополнительных генов. А масштабы явления исключают возможность рассматривать это как «отклонение от нормы».

Пожалуй, из всех громких слов, сказанных энтузиастами эволюционной роли ГПГ о «новом взгляде на эволюцию», безоговорочно согласиться можно только с одним утверждением: модели, разработанные в рамках СТЭ, для описания такой эволюции совершенно не годятся. И не мудрено: практически все участники создания СТЭ, будь они ботаники, энтомологи, орнитологи, палеонтологи или генетики, невольно представляли эволюционирующие организмы как многоклеточных эукариот — существ диплоидных, разделенных на хорошо различимые виды, с регулярным (и при этом ограниченным рамками собственного вида) половым процессом и более или менее сложным индивидуальным развитием — онтогенезом. И если некоторыми из этих особенностей «синтетисты» при построении конкретных моделей могли до известной степени пренебрегать, то введение в рассмотрение горизонтального переноса сразу разрушило бы всю картину. Теоретические модели эволюции, исходящие из представления об общем «генетическом банке», из которого эволюционирующие формы могут черпать по мере надобности готовый генетический материал (сохраняя при этом свою идентичность), не построены и до сих пор; во времена же создания СТЭ еще не существовало и самого понятия «горизонтальный перенос генов». Правда, как уже говорилось выше, эффект генетической трансформации бактерий был известен уже тогда, но это явление, и вообще-то не слишком популярное у тогдашних исследователей, внимание создателей СТЭ не привлекало вовсе. Да и позже довольно долго считалось, что горизонтальный перенос существует только у бактерий.

Потом все-таки выяснилось, что и у эукариот это явление встречается не так уж редко. Но все же его распространенность и значение в этой ветви жизни не идут ни в какое сравнение с той ролью, которую оно играет у прокариот. Особенно скромна роль ГПГ у продвинутых многоклеточных форм со сложным индивидуальным развитием или/и жизненным циклом. Причины в общем-то ясны: ген-пришелец встраивается в случайное место в геноме — а значит, и активность его оказывается в значительной мере делом случая. Но чем сложнее тот или иной организм, тем более тонкая и точная согласованность требуется от «молекулярных машин» всех его клеток, тем выше роль управления активностью генов. Это справедливо и для «текущей» работы организма, но несравненно более справедливо для процесса индивидуального развития, целиком построенного на точном распределении активности разных генов в разных точках развивающегося зародыша и на разных этапах развития.

Следующая глава нашей книги как раз и будет посвящена науке о развитии живых организмов и ее непростым взаимоотношениям с эволюционной теорией.

Как уже говорилось, «Происхождение видов» содержало два относительно независимых фундаментальных утверждения — собственно идею эволюции и идею естественного отбора как ее механизма. Успех книги, а затем и дальнейшие успехи дарвинизма в осмыслении и истолковании биологических явлений немало способствовали бурному росту популярности обеих идей в самых разных интеллектуальных областях — в том числе и весьма далеких от той, в которой они родились.

Судьбы эволюционной идеи за пределами биологии мы коснемся лишь в самой малой степени. Скажем лишь, что вторая половина XIX века стала временем расцвета «эволюционной школы» в философии, истории, социологии, этнографии и ряде других областей гуманитарного знания. Явление это чрезвычайно интересное, но даже самый краткий рассказ о нем вышел бы далеко за рамки темы этой книги. К тому же, как ни велика роль теории Дарвина в массовом увлечении эволюционной идеей, к началу «дарвиновской революции» эта идея была уже хорошо знакома европейской культуре и европейской гуманитарной мысли. Даже труды, ставшие затем классикой «эволюционной школы» в гуманитарных науках («Общая история культуры человечества» Густава Клемма, социологические работы Герберта Спенсера и другие), начали появляться еще до выхода «Происхождения видов». Можно сказать, что к середине XIX века гуманитарные науки уже сами доросли до эволюционного подхода, и неожиданная и стремительная победа этого подхода в естествознании лишь облегчила и ускорила уже начавшуюся аналогичную революцию в гуманитарных дисциплинах.

И все же об одной из гуманитарных дисциплин нужно сказать подробнее. Во-первых, именно в этой области роль эволюционной идеи оказалась особенно велика, а достигнутые благодаря ей результаты не утратили своего значения и по сей день. Вторая же причина, побуждающая меня обратиться к этому сюжету, надеюсь, будет ясна из него самого.

История сравнительного языкознания (или, как его еще называют, компаративистики) как научной дисциплины начинается в 1786 году, когда английский судья и филолог-любитель Уильям Джонс, побывав в Индии и ознакомившись там с текстами на санскрите, обнаружил, что грамматикой и лексикой этот язык удивительно похож на древнегреческий и латынь. И резонно предположил, что все эти языки «произошли из одного источника, который, по-видимому, уже не существует». Гипотеза Джонса (кажущаяся сегодня тривиальной) довольно долго была предметом споров. Однако к середине XIX века идея родства индоевропейских языков и их происхождения от некоего языка-предка не только прочно утвердилась в лингвистике, но и начала приносить вполне ощутимые научные плоды. В частности, немецкий филолог Якоб Гримм (знакомый всем нам с детства по сборнику народных сказок, составленному им и его братом Вильгельмом) установил законы соответствия между общегерманскими согласными и их индоевропейскими «предками». Оказалось, что можно не только доказать родство той или иной пары слов в разных языках, но и однозначно определить, как звучало слово, от которого они оба произошли. Иначе говоря — реконструировать давно вымершее слово из языка-предка.

Тем не менее (а может быть, именно потому, что сравнительное языкознание уже само кое-чего достигло в понимании эволюции своего предмета) появление теории Дарвина оказало огромное влияние на эту науку и стало мощнейшим стимулом для ее развития. Именно дарвинизм вдохновил в 1861 году немецкого филолога Августа Шлейхера (одна из работ которого так и называлась — «Теория Дарвина и наука о языке») на небывало дерзкий шаг: реконструировать не отдельные слова, а праиндоевропейский язык целиком[228].

Как и в зоолого-ботанических реконструкциях того времени, в творении Шлейхера многое было домыслено — так, ничего не зная о порядке слов в реконструируемом праязыке, он просто взял за образец латинскую фразу. Но результат поражал воображение: одно дело — теоретически предполагать, что почти все языки Европы происходят от одного древнего языка, и совсем другое — вдруг услышать этот тысячелетиями пребывавший в небытии язык, от которого не осталось никаких материальных следов и даже сам факт существования которого исчез из памяти людей. Шлейхер написал на нем басню, которая, несмотря на выявленные в ней позднее ошибки и анахронизмы, до сих пор входит во все учебники компаративистики.

В последующие десятилетия компаративистика стала самой популярной и быстро развивающейся областью лингвистики и «самой точной из всех гуманитарных наук». Был определен круг индоевропейских языков, в который вошли не только языки Европы и севера Индостана (народы южной Индии говорили на других, дравидийских языках), но и персидский, таджикский, осетинский, армянский, албанский, а также ряд вымерших языков — скифский, фракийский, прусский. Обнаружились родственные связи и неиндоевропейских языков: в алтайскую языковую семью вошли тюркские, монгольские и тунгусо-маньчжурские языки, в семито-хамитскую[229] — иврит, арабский, берберский и языки древнейших цивилизаций: древнеегипетский, ассиро-вавилонский, финикийский. У венгерского языка, непохожего ни на кого из соседей, неожиданно отыскалась близкая родня в Западной Сибири — языки хантов и манси. Торжеством компаративистики стало в начале ХХ века доказательство индоевропейской природы (а затем и успешная расшифровка) «тохарских» языков, тексты на которых были найдены в Синьцзяне, и древнехеттского языка, полностью исчезнувшего к 1200 г. до н. э. Реконструкция хеттского языка, помимо всего прочего, продемонстрировала предсказательную силу компаративистских концепций. Дело в том, что еще в 1878 году знаменитый лингвист Фердинанд де Соссюр постулировал существование в древнейших индоевропейских языках особых ларингальных согласных. Ни в одном современном индоевропейском языке их нет, не было их даже в древнегреческом и латыни. Но в 1920-х годах польский ученый Ежи Курилович доказал, что они были в древнехеттском.

Нас, однако, сейчас интересуют не победы компаративистики сами по себе, а то, какую роль в ее развитии сыграло влияние дарвинизма. Восторг, который вызвала теория Дарвина у Шлейхера и других лингвистов, оказался вполне оправданным: эволюция языков соответствовала дарвиновским схемам едва ли не еще точнее, чем собственно биологическая эволюция. Древние и средневековые документы в изобилии предоставляли доказательства изменения языков с течением времени (скажем, изменения греческого языка можно проследить на протяжении более чем двух с половиной тысячелетий — от времен Гомера и до наших дней, причем весь этот ряд будет непрерывным). При этом эволюция языков была строго дивергентной (как это и постулировали Дарвин и Уоллес для эволюции организмов): у каждого языка был один и только один непосредственный предок[230]. Если два народа сливались в один, то язык объединенного этноса никогда не представлял собой чего-то похожего на лишайник (о «составной», симбиотической природе лишайников в конце XIX века ученые уже знали): это всегда был язык только одного из исходных народов. Правда, языки сплошь и рядом заимствовали друг у друга слова — чему в биологической эволюции аналогий вроде бы не находилось (о горизонтальном переносе генов тогдашняя наука ничего не знала — как и вообще о генах). Но даже языки, в которых больше половины слов были заимствованными, сохраняли свою идентичность, и их принадлежность к той или иной группе определялась уверенно и однозначно. Явления конвергенции (то есть неродственного сходства, приобретенного в результате независимой эволюции) в лингвистике наблюдались, но никогда не заходили так далеко, как в биологии — где систематикам то и дело приходилось убеждаться, что существа, которых они считали несомненными родственниками, на самом деле имеют совершенно разное происхождение. В общем, эволюция языков выглядела не просто очень похожей на эволюцию живых форм, но как бы представляла собой ее идеальную, очищенную от всех помех и маскирующих влияний модель — то, что сейчас назвали бы «сферической эволюцией в вакууме».

Не удивительно, что представление о полном подобии биологической и лингвистической эволюции стало общим местом в обеих науках. За последние полтора века об этом подобии писали бессчетное число раз. При этом странным образом практически никто из писавших о нем даже не задавался вопросом: а какова причина этого сходства?

В самом деле, картина биологической эволюции определяется ее механизмом — естественным отбором, возникающим из сочетания случайных наследственных изменений и конкуренции за ограниченный ресурс (борьбы за существование). Но что служит аналогом естественного отбора в эволюции лингвистической? Неужели формы языка подвержены случайным изменениям? Если в отношении фонетических элементов это еще можно себе представить (в самом деле, разные люди выговаривают каждый звук немного — а то и сильно — по-разному), то представить себе «случайное изменение» грамматической конструкции или падежной формы довольно затруднительно.

Конкуренцию в языке тоже можно представить: синонимы, словообразовательные модели, парадигмы склонений и спряжений, фразеологические обороты конкурируют за употребление их носителями в речевой практике. Мы иной раз воочию видим эту конкуренцию: скажем, в русском языке ударное «-а» уже давно теснит безударное «-ы» в качестве окончания множественного числа существительных (еще каких-нибудь лет сто назад общепринятой формой множественного числа слова «дом» было «дóмы» и только кто-то вроде булгаковского Шарикова мог сказать «домá»). А меньше двухсот лет назад Пушкин возмущался странной манерой спрягать глагол «решать»: решаю, решаешь, решает — и напоминал читателям правильную форму: решу, решишь, решит («„решу“ спрягается как „грешу“»). Но даже авторитет великого национального поэта не помог: в языке утвердилась «неправильная» модель спряжения, вытеснив «правильную» в будущее время (чем не разделение экологических ниш в полном соответствии с уже знакомым нам принципом Гаузе?). И надо сказать, что старой модели еще повезло: из истории языка мы знаем, что подобная конкуренция может заканчиваться полным вымиранием проигравшей формы — как вымерло в русском языке древнее, унаследованное еще от праиндоевропейского языка, слово «пех», вытесненное словом «нога»; как вымерли двойственное число и звательный падеж. Правда, в такой конкуренции участвуют не «языковые особи» (в лингвистике аналогом особи можно считать индивидуального носителя языка — точнее, ту индивидуальную версию языка, которой этот носитель пользуется), а элементы самого языка, но в первом приближении этой тонкостью можно пренебречь[231].

Итак, допустим, с конкуренцией в языке все в порядке, но вот вопрос: что считать аналогом приспособленности? К чему приспосабливаются слова, части слов, грамматические конструкции и формы? Чем форма «решаю» выгоднее формы «решу»? В чем состояла слабость звательного падежа — особенно если учесть, что потребность в таком падеже у языка явно есть[232]?

Можно, конечно, сказать: раз, мол, какой-то элемент языка вытесняется другим, значит, этот другой более приспособлен. Но «приспособленность», понимаемая таким образом, — это та самая тавтология, в которой любят «уличать» дарвинизм его идейные противники: дескать, дарвинисты утверждают, что выживают и размножаются наиболее приспособленные, но при этом приспособленными считают тех, кто успешнее других выживает и размножается — создавая тем самым замкнутый логический круг[233]. В биологии этот упрек несостоятелен: в целом ряде случаев (см. главу «Отбор в натуре») мы можем указать на конкретные качества, позволяющие обладателям одних генотипов выживать и размножаться успешнее, чем обладателям других, и доказать это прямыми экспериментами. Проще говоря, мы можем сказать, чем именно для данного вида птиц толстый клюв лучше тонкого (или наоборот), а для данного растения неопадающие семена лучше опадающих. Можем ли мы — хотя бы опять-таки для некоторых случаев — указать что-то подобное для конкурирующих элементов языка?

Лингвисты установили, что преимущественные шансы на вытеснение конкурента имеет тот элемент (слово, грамматическая форма и т. д.), который уже чаще употребляется — «имущему дастся, а у неимущего отнимется». Но ведь это соответствует не дарвиновскому отбору, а генетическому дрейфу: чем ниже частота того или иного аллеля, тем выше шансы, что он будет вовсе потерян за счет чисто случайных процессов! С другой стороны, эта закономерность явно не универсальна — иначе как тогда вообще входили бы в язык новые элементы? Ведь в начале этого процесса они должны быть очень редкими. В биологии случайным утратам редких аллелей противостоит непрерывный мутационный процесс — а в языке что?

Другая модель языковых изменений, разработанная в 1930-х — 1950-х годах в основном Евгением Поливановым, Романом Якобсоном и Андре Мартине, постулирует в качестве их причины экономию усилий. Согласно этим взглядам, всякий говорящий невольно стремится минимизировать свои усилия: сливает воедино соседние звуки, «проглатывает» избыточные части слов, не необходимые для их распознавания, сокращает длинные слова (так, в русском языке «метрополитен» превратился в «метро», а «кинематограф» — в «кино») и т. д. Однако у этого процесса есть предел, когда элементы речи упрощаются и сливаются настолько, что слушающему становится трудно их понимать — и тогда «съежившееся» слово так или иначе наращивают (например, суффиксами). За несколько таких циклов слово меняется до неузнаваемости, а от исходного слова почти ничего не остается[234]. Не вдаваясь в подробное обсуждение этой модели (все-таки эта книга — не о лингвистике), заметим только, что описываемый ею процесс не только не похож на естественный отбор, но и вовсе не имеет очевидных аналогов в биологической эволюции.

Вообще, если присмотреться, принципиальных различий в том, как устроены живые организмы и человеческие языки, едва ли не больше, чем сходств. У языка нет ничего, что можно было бы считать аналогами генотипа и фенотипа. У языков (если считать их аналогами видов) не бывает «симпатрического видообразования», то есть развития в самостоятельные виды внутривидовых форм, обитающих на одной и той же территории: социолекты[235], в отличие от диалектов, никогда не превращаются в полноценные языки[236]. В главе «Стабилизирующий отбор: марш на месте» мы говорили о видах, словно бы выпавших из эволюции на миллионы, а в отдельных уникальных случаях — на сотни миллионов лет. Насколько можно судить, с языками такого не бывает никогда: скорость эволюции разных языков и в разные периоды может сильно различаться, но языков, которые вовсе избежали бы видимых изменений хотя бы в течение нескольких столетий, по-видимому, нет (за исключением разве что мертвых). Что наводит на мысль об отсутствии в языковой эволюции какого-либо аналога стабилизирующего отбора. Этот список можно продолжать и дальше, так что само по себе то, что механизмы эволюции языков и биологической эволюции не совпадают, в общем-то, не удивительно[237].

Удивительно другое — то, что при этом обе эволюции идут настолько похожим образом. Собственно, весь этот экскурс в лингвистику мы предприняли только для того, чтобы показать, насколько обманчивым может быть подобное сходство и насколько разные механизмы могут за ним стоять. Приходится признать, что именно в той небиологической дисциплине, где влияние теории Дарвина оказалось наиболее мощным и плодотворным, самая оригинальная составляющая этой теории — идея естественного отбора — не то что не пригодилась, но вообще не была замечена и осмыслена[238].

Однако в целом ряде других дисциплин (в том числе гуманитарных) именно идея отбора стала основой целых направлений, подходов и научных школ — порой весьма значительных и даже доминировавших в своих областях на протяжении многих десятилетий. Этим сюжетам и будут посвящены все дальнейшие части этой главы. Судьба этих попыток (как неудачных, так и плодотворных) позволит нам лучше понять, что нужно для того, чтобы механизм естественного отбора можно было использовать для объяснения того или иного круга явлений. А заодно — какие правила «техники безопасности» следует соблюдать при переносе плодотворной идеи в другую область науки.

Провал теории успеха

«Общественная жизнь» идеи естественного отбора оказалась довольно парадоксальной. В то самое время, когда в биологической литературе там и сям раздавались утверждения, что отбор — фактор консервативный, уничтожающий устарелые и неудачные варианты, но бессильный создать что-либо новое, в социологии пышным цветом расцвел социал-дарвинизм — прямое перенесение идеи естественного отбора на человеческое общество. Причем ограничивали отбор в биологии и утверждали его в социологии порой одни и те же люди.

В частности, Герберт Спенсер, уже знакомый нам как один из основателей неоламаркизма (призванного «дополнить» неспособный к творчеству отбор), в то же время известен как отец и глашатай социал-дарвинизма. Даже чеканная формула «выживает сильнейший» была впервые сказана именно Спенсером — и именно об отношениях людей в обществе[239]. Впрочем, не менее тепло идеи социал-дарвинизма приняли и философы совсем другого направления — от крайнего материалиста Людвига Бюхнера до русского революционного демократа Дмитрия Писарева. Возражали же им в основном моралисты, указывавшие, что к социальному успеху часто приводят не лучшие моральные качества и что социал-дарвинизм означает отказ от милосердия и сострадания. Поразительным образом ни одна сторона даже не пыталась рассмотреть хотя бы влияние «социальной форы» потомков преуспевших индивидуумов — положения в обществе, наследственного капитала и т. п. (В природе, как легко догадаться, даже от самых успешных предков потомки обычно наследуют только гены.)

Социал-дарвинистские взгляды сохраняли немалую популярность вплоть до 1940-х годов, причем не только среди философов и социологов, но и среди биологов — достаточно вспомнить уже упоминавшуюся книгу крупнейшего генетика-эволюциониста Рональда Фишера «Генетическая теория естественного отбора» (1930), последние пять глав которой целиком посвящены социал-дарвинистским построениям. Считается, что спад интереса к ним вызван тем, что одна из версий социал-дарвинизма легла в основу нацистской историософии, рассматривавшей мировую историю как борьбу рас и наций за существование. После краха нацизма и тотального осуждения его мировым сообществом скомпрометированным оказался и социал-дарвинизм как таковой.

Думается, однако, что куда большую роль сыграло другое. В середине ХХ века уже невозможно было не замечать: социальный успех как отдельных человеческих существ, так и целых народов не просто не равен успеху в дарвиновском смысле — они явно демонстрируют отрицательную корреляцию друг с другом. В современном обществе именно самые образованные и обеспеченные социальные группы неизменно оказываются самыми малодетными — и следовательно, с точки зрения отбора должны быть признаны неудачниками. А образцом эволюционного успеха следовало бы считать шалаву-пьянчужку, нарожавшую от случайных сожителей семь-восемь детей.

Строго говоря, все это было известно и раньше: тот же Фишер прямо указывал на сниженную плодовитость британских привилегированных классов по сравнению с социальными низами[240], ссылаясь, в числе прочего, на данные Фрэнсиса Гальтона — того самого кузена Дарвина, который первым из ученых усомнился в наследовании приобретенных признаков (см. главу «Август Вейсман против векового опыта человечества»). Гальтон, пионер применения статистических методов в биологии, проводил свои подсчеты еще в викторианские времена. Но то, что в XIX веке намечалось как статистическая тенденция, в веке XX стало кричащей очевидностью. В 1944 г. американский историк Ричард Хофштадтер опубликовал книгу «Социал-дарвинизм в американской мысли», ставшую своеобразным почтительным некрологом идее.

Неудача была настолько сокрушительной, что о применении дарвинистского подхода к проблемам общества серьезная наука забыла на несколько десятилетий. Только в самое последнее время гуманитарии вновь начинают открывать для себя селекционизм. Оказалось, что помимо индивидуумов, родов, рас и наций в обществе существует очень много других достойных изучения феноменов — и среди них есть такие, к которым можно попытаться приложить эволюционный подход. Сегодня он лежит в основе множества самых разных исследований — от попыток реконструкции происхождения таких человеческих качеств, как чувство юмора, щедрость или групповая солидарность (в таких работах рассматривается именно классический дарвиновский отбор — правда, действовавший в доисторические времена и в форме группового отбора), до изучения факторов, влияющих на сравнительный успех коммерческих компаний и религиозных учений. Дарвиновским отбором пытаются объяснить характерные формы предметов материальной культуры в традиционных обществах (например, особенности конструкции полинезийских каноэ) и пространственно-временное распределение древних и средневековых империй, механизм распространения слухов и даже рост доли низкокачественных научных исследований. С легкой руки Ричарда Докинза не только в научном обиходе, но и в массовой культуре прочно утвердилось понятие «мем» — дискретная единица культурной информации, способная устойчиво копироваться, передаваясь от человека к человеку. По мысли автора термина (разделяемой сегодня весьма многими), мемы способны эволюционировать подобно единицам наследственной информации — генам. И если это так, то применение к ним тех теоретических моделей, которые наработаны за последний век в популяционной и эволюционной генетике, должно принести немало новых знаний в самых разных гуманитарных областях.

Насколько оправдан и плодотворен этот подход — покажет ближайшее будущее. Пока, во всяком случае, никакого переворота в гуманитарных науках «меметика» не совершила — как и селекционистский подход в целом. Зато уже сейчас видны некоторые теоретические ловушки, подстерегающие «гуманитарный дарвинизм» — несмотря на всю осторожность, с которой приверженцы этого подхода формулируют свои выводы.

Возьмем, например, феномен брака. С одной стороны, это несомненный социальный институт, существующий в любом человеческом обществе и занимающий в нем одно из важнейших мест; с другой — биологические корни этого явления настолько очевидны и несомненны, что их не рискнет отрицать и самый яростный противник «биологизаторства». Казалось бы, уж в этой-то области эволюционному подходу все карты в руки: взгляд на человеческий брак в контексте брачных отношений других высокоорганизованных животных должен прояснить очень многое в этом явлении; как минимум — позволить разграничить его биологическую и культурную составляющие и хотя бы в общих чертах представить их взаимодействие. И действительно, работ, рассматривающих те или иные аспекты брака и брачного поведения в эволюционном контексте, выходит немало. В основном они посвящены различным формам и особенностям брачных отношений в традиционных обществах, но нередко можно встретить и работы, например, об «эволюционной экономике свиданий» (выявление параметров, от которых зависит готовность кавалера заплатить за даму после совместной трапезы в ресторане и готовность дамы позволить кавалеру это сделать).

Но странным образом никто из сторонников «эволюционного подхода» (впрочем, как и из их оппонентов) не обращает внимания на один занятный факт. Мы знаем, что у животных вообще и у наших родичей-обезьян в частности можно найти невероятное разнообразие брачных систем: тут тебе и промискуитет, и ограниченный промискуитет, и гаремы, и многомужество, и «правильный» парный брак — моногамия (у одних видов более-менее строгая, у других — «дополняемая» регулярными нарушениями со стороны одного или обоих супругов), и еще более экзотические варианты. Кроме того, все это разнообразие реализуется в сообществах с различной и порой сложной социальной структурой, которая дополнительно модифицирует брачное поведение: например, в жестко иерархических сообществах доминирующий самец старается вообще лишить остальных самцов стаи доступа к самкам, а у других видов самка-доминант ухитряется даже подавить у соперниц цикл овуляции. Но нигде, ни у одного вида не обнаружена такая брачная система, при которой выбор брачного партнера был бы делом не самой особи, а кого бы то ни было еще. Проще говоря, вступивших в брачный возраст молодых животных не «женят» и не «выдают замуж» ни биологические родители, ни вожак-доминант, ни какие-либо другие члены стаи или стада[241]. Такого не бывает ни у каких видов животных… кроме нашего собственного. Практически во всех традиционных обществах, о матримониальных нравах которых мы что-то знаем, сами себе выбирают жен и мужей разве что вдовцы и вдовы, которых общество считает достаточно зрелыми, чтобы доверить им это серьезное дело.

Этот порядок настолько универсален, что кажется естественным. Но в контексте брачных систем других видов он выглядит странным до извращенности. Как, когда и главное — почему он сложился? Не подлежит сомнению, что у предков человека было сложное брачное поведение. Оно, как и всякое инстинктивное поведение, никуда не делось, оно существовало во всех обществах, выливаясь в ухаживания и флирт, во внебрачные связи, в платонические романы и обычай «служения даме сердца» у средневековых рыцарей. (Заметим, что в этих крайних проявлениях половое поведение отделилось уже не только от брака как социального института, но и от собственной завершающей фазы — совокупления, став тем самым чисто символическим.) Но какая сила смогла оторвать этот огромный и важнейший сегмент поведения от его естественной области?

И каков был механизм этого отрыва? Как уже говорилось, молодые не вольны в своем брачном выборе практически во всех известных традиционных культурах. Обычно такой универсализм указывает на наличие у этого явления мощных биологических корней: собственно культурные факторы слишком разнообразны, чтобы с такой неотвратимостью приводить к одному и тому же результату. Но современное общество отказалось от такого способа заключения браков, вернув это право самим потенциальным супругам. Можно спорить, стало ли оно от этого счастливее, но сама возможность такого отказа заставляет сомневаться в биологичности этого явления: от врожденных поведенческих программ просто так, под влиянием одного лишь просвещения и духа времени, не откажешься. Не могут нам помочь и самые надежные инструменты эволюционных исследований — сравнительный метод и изучение ископаемых: нормы поведения окаменелостей не оставляют, а у наших ныне здравствующих родичей, как уже говорилось, ничего подобного нет, так что сравнивать не с чем[242].

Между тем вопрос о происхождении и механизмах «родительского права» естественным образом перерастает в более общий: как вообще возникли социальные институты? Эволюционный подход обычно выводит их непосредственно из отношений и взаимодействия особей в сообществах приматов — прежде всего человекообразных. Но все вышесказанное демонстрирует, что этот путь отнюдь не прям и не прост и что даже совершенно универсальные черты человеческого социума могут оказаться несводимыми к своим биологическим корням. Когда и почему человек стал принадлежать роду? Как возникли надындивидуальные нормы поведения — не установленные волей самовластного вожака или сознательным соглашением членов сообщества, но данные всем им как непреложная реальность и переходящие от поколения к поколению? Если их породила не сама человеческая натура — то что?

Этот пример показывает, что даже в тех случаях, когда связь между биологическим и социальным феноменами не вызывает сомнения, прямо вывести второй из первого не всегда удается. Тем более это справедливо для таких явлений, как искусство, религия, политика или обменно-торговые взаимодействия, не имеющие очевидного и бесспорного соответствия в животном мире.

Не сулит быстрых и легких успехов и применение селекционистского подхода к собственной эволюции социальных и культурных феноменов. Да, очень многие формы человеческой жизни демонстрируют явную способность к эволюции, причем некоторые черты этой эволюции (преимущественно дивергентный характер, появление со временем все более сложных форм, вымирание некогда обширных групп, сосуществование продвинутых и архаичных форм и т. д.) очень напоминают эволюцию биологическую. Мы уже говорили об этом в предыдущей главке применительно к языку, но то же самое можно сказать и о многом другом — от религиозных обрядов и социальных институтов до фольклорных текстов и философских систем. Однако применить к этим явлениям изощренный аппарат современного дарвинизма «в лоб» не представляется возможным — по крайней мере до тех пор, пока для культурных феноменов не определены аналоги таких важнейших понятий, как «ген», «генотип», «мутация», «аллель», «приспособление», «вид», «поколение» и т. д. Кроме того, есть основания думать, что далеко не все факторы биологической эволюции имеют аналогии в эволюции культурной — и наоборот. Трудно представить себе, чтобы переход, скажем, от многобожия к единобожию или от абсолютной монархии к парламентской республике происходил на основе случайных, ненаправленных ошибок при воспроизведении этих социальных феноменов в очередном поколении. Или чтобы полностью вымерший, представленный только окаменелостями вид через некоторое время взял и ожил — как это произошло в ХХ веке с языком иврит.

Сказанное, разумеется, не означает, что селекционистский подход не может быть применен к эволюции социальных и культурных явлений. Однако такое применение может оказаться успешным только в том случае, если оно будет «неклассическим», непрямым. Фактически это будет означать создание совершенно новой теории — глубокой, оригинальной, связанной с теорией Дарвина только общим духом. Пока ничего похожего на такую теорию в гуманитарных дисциплинах не видно.

Поведение методом тыка

Вторая масштабная попытка приложить селекционистский подход к гуманитарной сфере была предпринята в ХХ веке в психологии. В 1913 году американский психолог Джон Уотсон провозгласил, что психология должна стать настоящей наукой. А для этого она должна иметь дело только с наблюдаемыми явлениями. Предмет изучения — человека или животное — предлагалось рассматривать как «черный ящик», внутреннее устройство которого выяснить нельзя. Однако можно, подавая ему различные сигналы и регистрируя ответные поведенческие реакции, попытаться найти некие закономерности, связывающие одно с другим.

История величия и падения бихевиоризма (так назвали новое направление; от английского behavior — «поведение») требует отдельного и подробного разговора[243]. Для нас же сейчас важно, что среди теоретических трудностей, с которыми вскоре столкнулось это направление, оказалась и такая: а откуда, собственно, берутся сами реакции? Вот любимая модель бихевиористов — крыса, обучающаяся нажимать на рычаг, чтобы получить еду. Раньше она никаких рычагов не видела, и врожденной реакции на них у нее нет. Из структуры самого стимула тоже ничего не выведешь: тот же рычаг с равным успехом может включать ток на решетчатом полу под ее лапами. Так что же заставляет ее нажать в первый раз?

Последовательно-бихевиористский ответ на этот вопрос дал Бёррес Фредерик Скиннер — классик бихевиоризма; ученый, которого члены Американской психологической ассоциации в 1972 г. поставили на первое место в списке самых выдающихся психологов XX века (второе место занял Зигмунд Фрейд). По Скиннеру формирование поведения представляет собой полный аналог дарвиновской эволюции. Всякий организм постоянно совершает множество беспорядочных простых движений. Некоторые из них приводят к успеху (появляется еда) — такие действия закрепляются и в дальнейшем производятся уже каждый раз при попадании в экспериментальную ситуацию; прочие же выбраковываются. Если условия опыта усложнить (скажем, крысе надо нажать последовательно на два рычага, причем в строго определенном порядке), то соответствующее изменение поведения опять будет формироваться «методом тыка» — но уже на базе ранее усвоенного навыка. И если в эволюции естественный отбор, накапливая и суммируя ничтожные отклонения, создает такие сложные и совершенные структуры, как глаз или птичье крыло, то почему аналогичный процесс в психике не может формировать сложнейшие поведенческие акты? Немного усердия — и любой изощреннейший многоходовый план стратега или гениального шахматиста можно будет представить как последовательность простейших действий, рожденных когда-то механическим перебором и зафиксированных подкреплением.

Увы, и эта «очевидность» оказалась ложной. Работы исследователей других направлений, а также наиболее талантливых и интеллектуально честных бихевиористов (таких, как Харри Харлоу) показали, что поведение невозможно свести к схеме «стимул — реакция — подкрепление». Животное, конечно, постоянно вносит поправки в свое поведение в соответствии с его результатами. Но и эти поправки, и первоначальное поведение никогда не рождаются из случайного перебора бессмысленных движений: они всегда опираются на внутренние представления животного о ситуации, в конечном счете — на врожденные поведенческие акты. И в природных условиях (а не в предельно искусственной среде «ящика Скиннера») они обычно уже изначально более или менее адаптивны.

В главе «Навязчивая идея» мы уже говорили, что развитие некоторых социальных и экономических объектов больше напоминает не дарвиновскую эволюцию, а теоретические схемы Спенсера, Копа и прочих неоламаркистов. Это справедливо и для формирования поведенческих навыков: первичные изменения в этом процессе уже сами по себе приспособительны, дальнейший же отбор лишь отметает не оправдавшие себя варианты, оставляя самые удачные.

Завершая сюжет об отношениях естественного отбора с психологией, нельзя не сказать о том, что другое (и самое, пожалуй, плодотворное) направление науки о поведении — этология — выросло непосредственно из эволюционной зоологии и вся проникнута дарвиновским духом[244]. Долгое время, правда, она ограничивалась изучением животных, не претендуя на описание поведения человека (точнее, гуманитарии-психологи не принимали ее притязаний всерьез). Однако в последние десятилетия этологические методы и концепции все настойчивей проникают на территорию психологии, и словосочетание «этология человека» уже никого не удивляет.

Наконец, сравнительно недавно сформировалось еще одно направление, пытающееся прямо приложить дарвиновские методы к задачам психологии. В конце 1980-х годов группа психологов из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре прямо провозгласила создание эволюционной психологии — научного направления, призванного объяснить устойчивые особенности психической жизни человека через историю его вида.

Правда, у многих ученых методология эволюционной психологии вызывает серьезные вопросы. Разумеется, критики не отрицают того, что основные и наиболее универсальные черты человеческой психики — такой же продукт естественного отбора, как характерные черты его анатомии. Их смущает присущий эволюционной психологии «модульный» подход к человеческой психике: каждое конкретное психическое качество рассматривается как самодостаточный признак, а дальше «под него» выстраиваются более или менее правдоподобные рассуждения о древних условиях жизни, адаптацией к которым мог бы быть данный признак. (При этом явно или неявно предполагается, что каждому такому психическому признаку соответствует некий ген или комплекс генов — эволюционно-психологическая литература изобилует словосочетаниями типа «мутации, повышающие склонность к моногамии» или «гены, обеспечивающие альтруистическое поведение»[245].) Критики такого подхода иронизируют: кабы не было точно известно, что способность читать люди приобрели уже в историческое время, эволюционные психологи непременно нашли бы в африканской саванне эпохи плейстоцена какой-нибудь экологический фактор, приспособлением к которому было бы чтение. И приступили бы к поискам «генов чтения».

Сказанное опять-таки не означает, что селекционистский подход в психологии не имеет перспектив. Однако и здесь его применение если и окажется плодотворным, то не раньше, чем будет создана необходимая методологическая база — позволяющая, в частности, не только выдвигать более или менее правдоподобные версии о действовавших в прошлом факторах отбора и их влиянии на характерные особенности человеческой психики, но и проверять их.

Крупный успех в решении той или иной научной проблемы принято называть словом «прорыв», позаимствованным из военно-стратегической лексики. Думая о грядущих прорывах, нелишне помнить азбучную истину военного искусства: даже талантливо задуманный, но не обеспеченный необходимыми ресурсами и своевременным подтягиванием тылов прорыв не только не достигает намеченной цели, но и создает риск полного разгрома совершающей его группировки. И преемникам самонадеянных полководцев придется в лучшем случае начинать все сначала — в куда менее выгодной позиции и с потерей времени. И хотя в битве за знания ученым не противостоит злонамеренный противник, подобное может случиться и там: преждевременное или чересчур прямолинейное приложение даже весьма перспективной идеи к новому кругу проблем может не только не принести ожидаемых результатов, но и скомпрометировать саму идею. Как мы видели, именно этим закончились первые попытки приложения идеи естественного отбора к психологии и наукам об обществе. Наблюдая сегодня новое триумфальное вступление этой идеи в те же области, мы от души желаем, чтобы оно было более успешным — но не можем не замечать, что оно сплошь и рядом сопровождается теми же ошибками, которые уже однажды привели к полному конфузу.

Условия отбора

Пока в социологии и психологии кипели вышеописанные страсти, идея естественного отбора нашла два чрезвычайно плодотворных приложения — в пределах родной биологии, но вне области эволюции. Первой из этих побед стало решение загадки антител. С тех пор, как в иммунологии появилось само это понятие, ученые искали ответы на два вопроса: каким образом наш организм ухитряется в считаные дни выработать специфические антитела к любой достаточно крупной (свыше 10 000 дальтон) молекуле — в том числе и такой, которая вообще никогда не существовала в природе, а была синтезирована специально для эксперимента? И как при этом антителам удается отличать «свои» макромолекулы и не трогать их?

В конце 1940-х годов австралийский иммунолог Фрэнк Макфарлейн Бернет предложил чисто селекционистское решение обеих проблем. Он постулировал, что в начале индивидуального развития в организме закладывается огромное множество клонов В-лимфоцитов. Каждый клон несет рецепторы (и способен производить антитела) только к одному индивидуальному антигену. Но общее их число так велико, что любая крупная молекула найдет «свой» клон. Разумеется, среди этих клонов поначалу есть и такие, чьи антитела «заточены» под собственные антигены организма. Однако до поры до времени лимфоцит, чьи рецепторы нашли «свой» антиген, немедленно уничтожается. Так что к определенному моменту (предположительно — к выходу организма из яйца или материнского лона во внешнюю среду) в нем не остается лимфоцитов, нацеленных на его собственные ткани. Тут срабатывает какой-то переключатель — и отныне лимфоцит, нашедший «свой» антиген, не только не уничтожается, но наоборот, получает санкцию на бурное размножение и тиражирование своих антител.

Идея Бернета, получившая имя клонально-селекционной теории, на первый взгляд выглядела абсолютным безумием. Однако из нее следовал проверяемый вывод: если ввести в организм во время эмбрионального развития чужой антиген, он не только не вызовет иммунного ответа в этот момент, но и в течение всей дальнейшей жизни будет восприниматься как «свой». В 1953 году предсказанный Бернетом эффект «искусственной иммунной толерантности» обнаружили независимо друг от друга англичанин Питер Медавар и чех Милан Гашек. После этого новая теория быстро стала общепринятой, а преобладавшие прежде так называемые инструкционистские гипотезы (согласно которым антитело всякий раз целенаправленно «лепится» под конфигурацию нового антигена) были списаны в архив.

Правда, отбор лимфоцитарных клонов следует считать скорее искусственным, чем естественным: он происходит не автоматически, его проводит некая целенаправленная контрольная система, в критический момент радикально меняющая критерии отбора. Эффективность этого искусственного отбора обеспечивает искусственный же мутагенез[246]: при созревании В-лимфоцита специальные ферменты в случайном порядке комплектуют гены для легких и тяжелых полипептидных цепочек (тех и других в антителе обычно по две, но однотипные цепочки одинаковы). Это позволяет организму посредством сотни с небольшим генов кодировать миллионы разновидностей антител. Характерно, однако, что даже в таком жизненно важном деле эволюция не придумала ничего лучше, как отбор случайных изменений. Недавно аналогичная система формирования антител была открыта у миног: в ней задействованы совершенно другие гены и белки — и тот же самый принцип отбора случайных сочетаний.

А вот ученые, занимающиеся механизмами канцерогенеза, обнаружили там дарвиновский отбор, что называется, в чистом виде. Когда перерождающаяся клетка выходит из-под контроля организма и приступает к неограниченному размножению, она еще не умеет многого, что ей необходимо для превращения в смертельную опухоль. Но она непрерывно делится, причем контроль точности удвоения ДНК в ней резко ослаблен.

Возникающие клетки становятся все разнообразнее. И начинается классический естественный отбор: преимущество получают те, кто делится быстрее других и эффективней их обращает в свой ресурс окружающие клетки и ткани. Малигнизация — нарастающая злокачественность — опухолевых клеток демонстрирует как могущество механизма отбора, так и его «слепоту», принципиальную неспособность к целеполаганию: ведь чем дальше зайдут по этому пути раковые клетки, тем скорее наступит гибель организма — и их собственная[247].

Заметим, что в обоих случаях речь шла о клетках — системах, способных (хотя бы потенциально) к расширенному самовоспроизведению с неабсолютной точностью. Там, где есть такие системы, всегда возможен естественный отбор. При этом это не обязательно должны быть клетки или вообще что-то имеющее отношение к живому (например, вирусы). Правда, неживые размножающиеся системы нам пока неизвестны, но уже сейчас теоретики нанотехнологий всерьез обсуждают угрозу «серой слизи» — самовоспроизводящихся наноустройств. Если такие устройства когда-либо будут созданы, они тут же подпадут под действие естественного отбора. И рано или поздно эта эволюция породит формы, для которых человечество со всей его материальной культурой будет лишь сырьем. (Есть, правда, основания полагать, что наноразмерное самовоспроизводящееся устройство принципиально невозможно: ему просто не хватит атомов для достаточного уровня сложности.)

А возможно ли все-таки плодотворное применение селекционистского подхода там, где нет ни дискретных особей, ни размножения?

Тут все зависит от того, насколько широко понимать «селекционистский подход». Мы уже видели (см. главу 12), какое плодотворное применение неожиданно нашла в последние годы идея отбора в той области, куда ей вход, казалось бы, был закрыт по определению, — в изучении химической эволюции, предшествовавшей возникновению жизни. А в главе «Эволюция и энтропия» мы узнаем, как теория Дарвина вдохновила его младшего современника, замечательного австрийского физика Людвига Больцмана на создание молекулярно-статистической интерпретации классической термодинамики (и в значительной мере — вообще молекулярной физики). Однако сходство между теориями Дарвина и Больцмана можно усмотреть лишь на самом общем уровне: случайные элементарные микрособытия приводят в конечном счете к неслучайным изменениям макросистем. Можно при желании считать монотонное нарастание энтропии «отбором» (более вероятные состояния вытесняют со временем менее вероятные), но это уже не более чем метафора.

Однако в последние десятилетия получило развитие чисто инженерное направление — генетическое моделирование. Суть его в том, что конструктор не ищет оптимальную форму разрабатываемого изделия — он создает определенный набор возможных конструкций, затем выбирает лучшие из них, вносит в них возмущающие изменения, снова выбирает и т. д. Эта идея предлагалась еще в 50-е — 60-е — но в ту пору такой объем расчетов был невозможен, а провести нужное число натурных экспериментов было тем более немыслимо. Только с развитием возможностей компьютерного моделирования об этом методе вспомнили вновь. Чаще всего он применяется при «конструировании» белков и других сложных молекул (работать с которыми другими методами почти невозможно), но у него уже есть заслуги и в других областях. В 2000-х годах американские инженеры попытались рассчитать оптимальную схему распределения сигналов спутников. Орбиты спутников, созданные методом генетического моделирования, были неожиданно асимметричны, с разношаговыми расстояниями между аппаратами. Однако расчеты показали, что эффективность этого решения на порядок опережала схемы, предложенные конструкторами-людьми.

Аналогичным образом работает метод USPEX, разработанный группой под руководством российского кристаллографа Артема Оганова: программа генерирует случайные модели кристаллических структур заданного состава, оценивает их стабильность при заданных макропараметрах, отбирает наиболее стабильные, вносит в них случайные изменения, снова оценивает — и так до тех пор, пока не получит наиболее устойчивые. Метод оказался весьма продуктивен не только для изучения структуры веществ при сверхвысоких давлениях (в частности, для исследования строения глубоких слоев земных недр — для чего он исходно и был разработан), но и для предсказания структуры еще не полученных материалов. Сегодня он применяется во многих лабораториях по всему миру.

Несмотря на свою «слепоту» (а вернее, благодаря ей), отбор случайных изменений может породить структуры, которые просто не пришли бы в голову разумному существу.

Подводя итоги, можно сказать, что теория Дарвина (точнее, ее центральная идея — естественный отбор) оказалась довольно плодотворной и за пределами проблемы эволюции жизни — однако отнюдь не «всеобщей теорией всего», универсальным ключом к любым загадкам природы и общества. У всякой содержательной теории есть своя область применимости, у одних теорий она ýже (такие теории мы называем специальными), у других — шире. У теории Дарвина она чрезвычайно широка — но все же далеко не беспредельна.

Но у вопроса о месте этой теории в современной науке есть и другая сторона — насколько хорошо она согласуется с другими, еще более фундаментальными концепциями естествознания? В истории науки не раз бывало так, что положения, важнейшие для одной области науки и считающиеся там бесспорными, в свете представлений, принятых в другой дисциплине, выглядели совершенно невозможными. В подобных случаях всегда бывает трудно заранее сказать, в чью пользу разрешится такой спор. В 1860-х годах виднейший британский физик Уильям Томсон (лорд Кельвин) на основании всех знаний, накопленных к тому времени физикой, рассчитал, что возраст Солнца и Земли никак не может превышать 100 миллионов лет, а скорее всего, лежит в интервале 20–40 миллионов. Биологи и геологи оспорили выводы Кельвина, но не смогли ни указать на ошибку в его расчетах, ни противопоставить им собственные — в ту пору в геологии и палеонтологии вообще не было методов определения абсолютного возраста пород или ископаемых (в то время как Кельвин применил для оценки возраста Солнечной системы три независимых метода). Однако правы в итоге оказались именно представители «неточных» наук, а безупречные построения сэра Уильяма рухнули одно за другим еще при его жизни под ударами непредвиденных открытий.

Спор Кельвина с натуралистами имел прямое отношение к эволюционизму: исходя из своей оценки возраста Солнца и Земли, сэр Уильям утверждал, что этого времени слишком мало для эволюции «по Дарвину». И хотя аргументы Кельвина в конце концов были полностью опровергнуты, это была не последняя попытка найти противоречия между дарвиновской моделью эволюции и фундаментальной физикой. Опровержение дарвинизма часто искали в термодинамике, но едва ли не еще чаще оппоненты пытаются доказать невозможность дарвиновского механизма при помощи вероятностных расчетов. К этим расчетам прибегают авторы разных специальностей и квалификации, но среди них попадаются и физики, в том числе выдающиеся — и в глазах широкой публики это придает подобным рассуждениям ореол научных аргументов.

В следующей главе мы рассмотрим наиболее популярные из таких опровержений (заодно используя их как повод для рассказа о некоторых неочевидных сторонах самой эволюционной теории). И начнем как раз с аргумента, связанного с именем одного из самых блестящих и самых упрямых физиков ХХ века.

Одним из самых известных «внешних» критиков дарвинизма был знаменитый английский физик (и по совместительству писатель-фантаст) сэр Фредерик Хойл. Именно ему принадлежит сравнение, вот уже несколько десятилетий кочующее из одной дискуссии в другую: случайная самосборка даже самых простых биологических структур на много порядков менее вероятна, чем то, что в прошедшем над авиасвалкой торнадо сам собой соберется готовый к полету «Боинг».

Заметим, что Фред Хойл вообще любил оспаривать хорошо обоснованные теории, отнюдь не ограничиваясь при этом строго научными аргументами. Именно ему принадлежит термин Big Bang (на русский его обычно переводят как «Большой взрыв», хотя буквально он означает что-то вроде «Большой бабах») — так Хойл окрестил разработанную Георгием Гамовым модель образования нашей Вселенной, надеясь такой ироничной кличкой подорвать популярность этой теории, конкурировавшей в то время с его собственной. Однако его остроумие не помогло: теория Большого взрыва стала основой современной космогонии, и мало кто помнит, что это название было дано ей в насмешку ее противником. Хойл же до конца жизни упрямо отстаивал собственную модель стационарной Вселенной — довольно стройную, но все больше и больше расходящуюся со вновь открываемыми фактами. В середине 1980-х годов Хойл и его сотрудник и соавтор Чандра Викрамасингхе объявили, что хранящийся в Британском музее знаменитый отпечаток археоптерикса, изображение которого приводится едва ли не в каждой книге об эволюции и палеонтологии, — подделка: на отпечаток юрской рептилии были, дескать, каким-то образом нанесены оттиски перьев современной курицы. Дело дошло до очной дискуссии Хойла и его группы с палеонтологами, передававшейся «Би-Би-Си», — но вскоре выяснилось, что «версия» Хойла не имеет под собой никаких оснований и прямо опровергается целым рядом особенностей тонкой структуры окаменелости. Сэр Фредерик известен также версией о внеземном происхождении вируса «испанки» (пандемического гриппа 1918–1919 гг.), поддержкой гипотезы абиогенного происхождения нефти и другими экстравагантными утверждениями. Однако они — включая даже его вполне оригинальную и хорошо проработанную космологическую модель и борьбу против теории Большого взрыва — гораздо менее известны, чем его нападки на дарвинизм.

Почему же маститому астрофизику казалось столь невероятным возникновение биологических структур по Дарвину? И почему из всех выдвинутых им еретических идей именно эта получила такую известность и привлекает людей самых разных профессий и интересов?

Суть возражений Хойла и его сознательных или бессознательных последователей выглядит примерно так. Представим себе самый маленький белок — допустим, состоящий всего из сотни аминокислот (молекулы меньшего размера вряд ли имеют право называться белком[248]). Начинаться он может с любой из 20 аминокислот. Второй тоже может быть любая аминокислота. Значит, разных молекул из двух аминокислот может быть 20×20=400. Из трех — 8 тысяч, из четырех — 160 тысяч. А из ста — 20¹⁰⁰, двадцать в сотой степени. Если записать это число (точнее, самое близкое к нему круглое число) в привычной нам десятичной форме, это будет выглядеть как единица со ста тридцатью нулями.

Дальше «антидарвинисты от комбинаторики» рассуждают так: вероятность случайного возникновения конкретной аминокислотной последовательности (или кодирующей ее последовательности нуклеотидов) можно представить как единицу, деленную на это астрономическое число. Это, конечно, относится к единичному химическому событию. Но даже если все подходящие атомы во Вселенной соберутся в нуклеотиды и аминокислоты и все время с момента Большого взрыва будут непрерывно и с максимально возможной скоростью пробовать все возможные сочетания — возникновение именно такой цепочки аминокислот все равно останется практически невероятным: слишком уж велик знаменатель. А ведь это только один белок, причем самый маленький. Любая «молекулярная машина» — ну хоть та же рибосома, на которой синтезируется наш гипотетический белок, — это десятки разных белков. В самой простенькой клетке их около тысячи, в продвинутом многоклеточном организме — десятки тысяч плюс изощренная система регуляции, обеспечивающая синтез каждого белка строго в нужное время в нужном месте. Стоит лишь вспомнить об этом, говорят последователи Хойла, — и станет ясна вся абсурдность предположения, что все это могло возникнуть в результате цепочки случайных событий.

Все это звучит настолько убедительно (особенно когда это излагает маститый ученый, пользующийся заслуженным авторитетом в научном мире), что даже профессиональные биологи, столкнувшись с такими рассуждениями, часто теряются и не знают, что возразить. На самом деле этот «неопровержимый аргумент» уязвим по крайней мере с двух точек зрения.

Во-первых, с таким же успехом можно доказать столь же бесспорную невероятность появления на свет любого конкретного человека — ну хотя бы вас, уважаемый читатель. В самом деле, ваши отец и мать могли не встретиться, не понравиться друг другу, не пожениться и т. д. И даже если бы все шло так, как шло, в день вашего зачатия с вероятностью 50 % мог возникнуть эмбрион другого пола, нежели вы, — который, уж конечно, развился бы совсем в другую личность. Мало того — все те же возможности были и у родителей ваших родителей. И у их родителей — тоже. Перемножаем все эти вероятности хотя бы за пять-шесть последних поколений — и ваше появление на свет становится чудом, неоспоримым доказательством вмешательства высшей силы либо действия неведомых нам законов природы. Но точно такое же рассуждение можно выстроить для любого из окружающих вас людей и вообще для любого человека на Земле. Получается, что все мы — живые опровержения теории вероятностей? Во всяком случае, именно такой вывод из аналогичных рассуждений сделал профессор Цезарь Коуска — придуманный Станиславом Лемом автор книги De impossibilitate vitae, то есть «О невозможности жизни».

Разумеется, любой образованный человек без труда разрешит этот парадокс. Если, скажем, у нас есть генератор случайных шестизначных чисел, то вероятность того, что при конкретном испытании выпадет некое определенное число — ну, скажем, 123 321, — одна миллионная. Но ведь какое-то число выпадет обязательно! Точно так же рождение каждого из нас — результат стечения почти невероятных обстоятельств, но сложись они иначе — на свете просто жили бы какие-то другие люди, порожденные другими цепочками столь же маловероятных совпадений.

То же самое касается и состава наших белков. Ни известные сегодня факты, ни какие-либо теоретические соображения не дают оснований думать, что тот или иной наш белок или даже вся их совокупность (протеом) — единственно допустимый вариант, что эволюция перепробовала все теоретически возможные сочетания аминокислот. Скорее наоборот: в 2011 году профессор Принстонского университета Майкл Хечт и его сотрудники сочинили несколько десятков аминокислотных последовательностей, не похожих ни на какие известные сегодня белки, но способных катализировать некоторые жизненно важные реакции в клетке. Принстонские химики синтезировали гены, кодирующие эти небывалые белки, вставили их в бактериальные клетки (из которых были удалены гены ферментов, «штатно» катализирующих те же реакции) — и в четырех случаях «протезные» ферменты смогли обеспечить клеткам нормальное существование. В свете этого факта любые расчеты вероятности появления именно таких, а не других последовательностей аминокислот ценны разве что как упражнения в работе с калькулятором.

Но еще удивительней — и интересней для анализа — другой порок подобных рассуждений. В них неизменно начисто отсутствует естественный отбор — тот самый фактор, эволюционное значение которого должны опровергнуть (или хотя бы ограничить) эти построения!

Вернитесь на несколько абзацев назад и перечитайте все рассуждения о гипотетической цепочке из ста аминокислот: где в них хоть раз упоминается какой-то отбор? Конечно, читатели могут заподозрить, что я в своем поневоле кратком пересказе сочинений оппонентов нечаянно или намеренно опустил все, что они говорят про отбор. Вынужден, однако, разочаровать читателей: опускать было нечего. Во всех сочинениях такого рода отбор вообще не обсуждается — молчаливо предполагается, что он вступает в действие уже после того, как в результате чистой случайности возникнет белок определенного размера.

Но стоит проговорить вслух это молчаливое предположение — и станет ясно, что дело тут не в расчете вероятностей, не в аминокислотах и не в белках. По сути дела, перед нами слегка подновленная и перенесенная на другое поле версия того возражения, на которое приходилось отвечать еще Дарвину в прижизненных переизданиях «Происхождения видов». Его можно сформулировать так: да, мы понимаем, что животное, обладающее, допустим, глазами, оказывается в более выгодном положении по сравнению со своими слепыми сородичами, но не мог же такой сложный и совершенный орган, как глаз, возникнуть в результате случайных изменений!

В основе этого рассуждения лежит специфическое представление об эволюции, согласно которому та или иная структура сначала каким-то образом возникает (в готовом виде или, по крайней мере, в основных чертах), а уж только затем подвергается действию естественного отбора, оценивающего ее полезность. Именно такое представление многие выносят из школьного курса эволюции и из популярных книжек. Тем более что и там, и там эволюционные процессы чаще всего иллюстрируются примерами приспособления у бактерий — а у них подавляющее большинство изученных сегодня генетических адаптаций и в самом деле происходит «в одну мутацию»[249] — как мы это видели в главе «Август Вейсман против векового опыта человечества», когда рассматривали опыт Дельбрюка и Лурии. Однако применительно к формированию любой более-менее сложной структуры — будь то глаз, крыло или совершенно новый белок — подобное объяснение напоминает логику старого анекдота: «когда мы в пустой бассейн прыгать научимся, нам туда воды нальют».

На самом деле сложные структуры почти всегда возникают в эволюции не как гениальное изобретение, а скорее как длинная цепочка мелких «рацпредложений», каждое из которых лишь немножко улучшает общий результат. При этом по ходу дела часто выясняется, что структура, служившая для некоторой цели и совершенствовавшаяся для наилучшего соответствия ей, начиная с некоторого момента может быть использована для чего-то совсем другого. «Генератор» электрического угря или ската развивался из видоизмененной мышечной ткани как орган электрического чувства, своего рода активный электролокатор (такой орган и сейчас есть у многих видов вполне мирных рыб — например, у нильского сомика мормируса). Чувствительность такого органа тем выше, чем выше его мощность. Однако в какой-то момент мощность «батареи» у некоторых рыб оказалась настолько велика, что ее стало можно применять как оружие — и с этого момента она начала совершенствоваться уже в этом качестве. Мощный и острый хоботок сформировался у бабочки калиптры для того, чтобы прокалывать кожицу спелых плодов (калиптры и раньше лакомились соком лопнувших плодов — понятно, что при таком питании особи, которым не нужно ждать, пока слива или вишня лопнет, получают преимущество). Но на определенном этапе бабочки вдруг обнаружили, что кровь млекопитающих ничуть не менее питательна, чем фруктовый сок, а их оружие успешно прокалывает не только кожицу, но и кожу. В результате один вид этого рода уже превратился в заправского кровососа, другой находится в самом начале этого пути — кровь пьют пока только отдельные особи и только эпизодически. Кисть обезьяны сформирована необходимостью быстро и прочно захватывать ветки самой разной толщины — но позднее оказалось, что именно такая конечность лучше любой другой подходит для манипулирования предметами и орудийной деятельности. Такие сюжеты повторялись в эволюции столь часто, что видный немецкий эволюционист XIX века Антон Дорн обобщил их под названием «принципа смены функций».

Современные исследования показывают, что в мире молекул этот феномен встречается едва ли не чаще, чем на уровне макроскопических структур и органов. Например, у некоторых беспозвоночных есть дыхательный пигмент гемоцианин. Делает он то же самое, что в нашем организме делает гемоглобин, — при помощи «встроенного» атома металла (только не железа, а меди) связывает кислород там, где его много, и отдает там, где его мало. Анализ его аминокислотной последовательности показал, что этот пигмент происходит от фермента тирозиназы — весьма древнего и имеющегося практически у всех в животных, в том числе и у нас. Тирозиназа тоже возится с кислородом, используя в качестве инструмента атом меди. Но она не просто связывает на время кислород, а катализирует его присоединение к аминокислоте тирозину, превращая ее тем самым в диоксифенилаланин (ДОФА) — полуфабрикат для производства ряда нейромедиаторов и других сигнальных веществ.

О подобных сюжетах можно написать много томов, но это увело бы нас слишком далеко от нашей главной темы. Поэтому вернемся к ней, ограничившись общим выводом: практически во всех случаях, когда эволюционную историю той или иной структуры (будь то белковая молекула, комплекс из нескольких десятков разных белков или такой сложный орган, как головной мозг) удавалось проследить, оказывалось, что эта структура — результат постепенного усложнения, дифференциации, изменения функций и т. д. какого-то предшествующего образования — возможно, несколько менее сложного и совершенного, но непременно полезного. Как в старом советском анекдоте про кладовщика, объясняющего компетентным органам, как он при своей скромной зарплате ухитрился приобрести самый дорогой из открыто продающихся автомобилей: «„Волгу“ я купил, продав „Жигули“ и добавив немного сбережений.

„Жигули“ я купил, продав „Москвич“ и добавив немного сбережений. „Москвич“ я купил, продав „Запорожец“ и добавив немного сбережений… А за „Запорожец“ я свое уже отсидел!»

Откуда у героя анекдота мог взяться «Запорожец», мы поговорим в главе «Откуда берутся новые гены?». А пока сформулируем вывод: схема «сначала признак возникает, а потом уже его оценивает естественный отбор» принципиально неверна для сколько-нибудь сложных признаков — именно отбор и создает такие признаки, они возникают только в ходе отбора и никогда бы не возникли за счет одних только случайных изменений и их комбинаций[250]. Это и есть та самая «творческая роль естественного отбора», о которой мы говорили в главе «Кто автор „Давида“?».

Казалось бы, после этого разговор о том, что дарвинизм якобы сводит всю эволюцию к случайности, просто нелеп. И, однако же, критики теории естественного отбора поколение за поколением азартно ломятся в открытую дверь, увлеченно доказывая очевидное — невозможность возникновения биологических структур путем случайной самосборки — и с завидным упорством игнорируя вопрос о естественном отборе.

Примерно с таким же успехом можно утверждать, что на смотровой площадке Исаакиевского собора никогда не ступала нога человека, ибо никакой человек не в силах запрыгнуть на такую высоту, — старательно отводя глаза от ведущей туда лестницы.

Впрочем, когда иные опровергатели Дарвина пытаются учесть в своих рассуждениях естественный отбор, конфуз получается еще оглушительнее.

«Вот мы видим нечто сложное и совершенное: розу например или 130й сонет Шекспира. <…> Эволюционист считает что множество случайных изменений плюс естественный отбор создали первое, так же они могут верить, что сто миллиардов обезьян стуча случайным образом по клавишам однажды напечатают второе. А чтоб включить сюда естетсвенный отбор нужно давать обезьянам бана каждый раз, когда она напечатает что-нибудь в рифму», — пишет современный блогер, явно любуясь своим свободомыслием (орфография и синтаксис оригинала сохранены).

Каким образом можно «дать банан» мутагенезу (то есть случайным изменениям молекул ДНК), который в этом рассуждении олицетворяют «сто миллиардов обезьян», — ведомо только его автору. Зато ему, видимо, неизвестно другое: к тому времени, когда он писал эти иронические строки, событие, невозможность которого он считал столь очевидной, уже произошло. Для этого не понадобились ни «сто миллиардов обезьян»[251], ни неограниченно долгое время. Генератор случайных букв в сочетании со специальной программой, разработанной американцем Джесси Андерсоном, справился с этим за 33 дня. И первым его продуктом стало именно произведение Шекспира — правда, не 130-й сонет, а поэма «Жалоба влюбленной». «Виртуальная обезьяна» Андерсона выдавала случайные последовательности латинских букв, а программа, имитировавшая действие естественного отбора, сохраняла те сочетания букв, которые встречаются в произведениях Эйвонского барда (в памяти программы имелась не только «Жалоба влюбленной», но и еще 38 шекспировских текстов, и сочетание букв сохранялось, если соответствовало хотя бы одному из них; просто полный текст «Жалобы влюбленной» возник первым). Отобранные последовательности букв срастались в строки и строфы («правильные» соединения сохранялись, «неправильные» — снова разделялись на исходные части), и всего за месяц случайный набор букв сложился в творение гения.

Правда, «шекспиримент» Андерсона трудно считать точной аналогией дарвиновской эволюции: отбор последовательностей букв в нем велся на соответствие заранее заданному тексту — а для этого необходимо, чтобы такой текст уже в каком-то виде существовал. Понятно, что естественный отбор не «держит в голове» никакого идеального генома, к которому он стремится привести геном эволюционирующего вида[252], — он просто сохраняет и размножает все, что в данных конкретных обстоятельствах позволяет обладателю данного отличия размножаться успешнее, чем носители иных вариантов. Но нас в данном случае интересует не корректность «шекспиримента» как модели естественной эволюции и даже не то, можно ли создать модели более корректные. Нам важно было показать, что введение в модель отбора сразу же делает все рассуждения насчет «статистической невозможности» того или иного маловероятного события попросту не относящимися к делу.

С другой стороны, если бы можно было указать какие-то объективные признаки, отличающие более талантливый текст от менее талантливого, написать программу, генерирующую оригинальные поэтические шедевры, не составило бы труда. В 2012 году группа английских и японских исследователей во главе с молекулярным генетиком Робертом Мак-Каллумом из лондонского Имперского колледжа сделала нечто подобное применительно к музыке: «популяция» восьмисекундных звуковых последовательностей предъявлялась слушателям, которые должны были оценить каждую «мелодию». Всякий раз после оценки худшая (набравшая наиболее низкие рейтинги) половина последовательностей «умирала», а лучшая вступала в «скрещивание» — «мелодии» попарно обменивались своими элементами. Получившееся «потомство» вновь предъявлялось слушателям для оценки. В течение 400–600 поколений «дарвиновские напевы» (так назвали экспериментаторы свои эволюционирующие «мелодии») стали значительно благозвучнее — как по мнению слушателей, так и по объективным показателям (ритмичности и гармоничности). Правда, после этого прогресс прекратился, но это и понятно: в эксперименте не были предусмотрены мутации, эволюция могла выбирать только разные сочетания одного и того же числа одних и тех же элементов. Нам же в этой истории важно, что отбор не на соответствие какому-либо образцу, а на сугубо функциональные качества (приятность для уха слушателя) также ведет к появлению смысла в исходно бессмысленных последовательностях.

Откуда берутся новые гены?

Внимательный читатель вправе спросить: если эволюция практически всегда идет путем изменения, усложнения и увеличения разнообразия уже существующих структур, то откуда же берутся «заготовки» для этого процесса — исходные структуры? Допустим, из одной и той же исходной белковой молекулы можно сделать и фермент, и рецептор к сигнальному веществу, и дыхательный пигмент, и ионный канал в клеточной мембране, и много еще чего полезного — но откуда взялся сам исходный белок? С другой стороны, когда изменившийся белок начинает выполнять новую функцию — что же случается с его прежней функцией, кто же ее дальше будет выполнять?

Вопросы вполне законные и весьма интересные. О том, как вообще могло возникнуть сотрудничество нуклеиновых кислот с белками и чем мог быть полезен когда-то цепочке нуклеотидов белок произвольного состава, мы уже говорили в главе 12. Разберемся теперь с тем, что же случается с прежней функцией белка, когда он осваивает новую.

Теоретически ответ на этот вопрос предложил еще в 1970 году японский генетик Сусуму Оно. Он предположил, что первым шагом к появлению нового белка является специфическая мутация — удвоение какого-нибудь уже имеющегося гена (такие мутации — они называются дупликациями, или амплификациями, — действительно известны во всех группах организмов; бактерии даже умеют целенаправленно амплифицировать гены). Если это активно работающий ген, то весьма вероятно, что появление его дополнительной копии выгодно организму — и следовательно, будет подхвачено естественным отбором. Но даже если это удвоение не приносит особой пользы, оно имеет шанс распространиться в популяции или даже зафиксироваться в качестве видовой нормы как всякая нейтральная мутация (см. главу 7). Разумеется, бывают случаи, когда присутствие «лишней» копии вредно организму, но тогда ничего особо интересного не произойдет: либо удвоение будет быстро отсечено естественным отбором, либо одна из копий будет инактивирована и со временем превратится в псевдоген. А вот если оно так или иначе, через отбор или через случайный дрейф, закрепится в геноме, это создаст предпосылки для дальнейшей эволюции: ведь теперь если один из генов-близнецов мутирует, второй обеспечит выполнение прежней функции. И если какая-то из мутаций позволит измененному белку выполнять новую функцию, это опять-таки будет подхвачено отбором. Разумеется, поначалу такой «сменивший профессию» белок будет малоэффективен в своей новой роли — но уж что-что, а совершенствовать уже имеющуюся функцию отбор умеет прекрасно.

Вернемся к превращению тирозиназы в гемоцианин (см. выше). У моллюсков, использующих гемоцианин, тирозиназа тоже есть. Вероятно, у каких-то их предков в геноме появилась «лишняя» копия гена этого фермента, а затем в одной из копий произошла мутация. Получившийся мутантный белок уже не мог катализировать окисление тирозина, но по-прежнему мог легко присоединять и отдавать кислород. В итоге он «нашел себе работу» в организме уже в качестве дыхательного пигмента — переносчика кислорода.

Схема Оно выглядела весьма правдоподобной, но оставалась сугубо умозрительной до тех пор, пока расшифровка и сопоставление нуклеотидных и аминокислотных последовательностей не стали рутинным делом. По мере роста баз данных по геномам, генам и белкам примеры, иллюстрирующие теорию Оно, стали появляться в таком количестве, что эволюционная история генов превратилась в большой самостоятельный раздел молекулярной филогенетики. Появилась возможность даже оценить количественно вероятность различных сценариев развития взаимоотношений генов-близнецов.

В 2013 году генетики из Калифорнийского университета в Беркли проследили судьбу сотен таких пар генов у двух видов мушек-дрозофил. Разработанная ими изощренная методика позволяла выделить и отличить друг от друга четыре варианта эволюции: консервацию (обе копии гена продолжают выполнять исходную функцию), неофункционализацию (одна копия занимается своим прежним делом, а другая нашла себе совершенно новое занятие), субфункционализацию (копии разделили свою прежнюю функцию между собой и теперь могут обеспечить ее только совместной работой — скажем, обе они продолжают кодировать рецепторы к определенному гормону, но теперь в одних тканях работает одна версия некогда единого гена, а в других — другая) и специализацию (комбинацию двух предыдущих вариантов — копии разделили между собой исходную функцию и вдобавок каждая из них нашла себе еще дополнительную нагрузку). Среди более чем 280 пар генов, изученных калифорнийскими учеными, 53 пошли по пути консервации, 183 — неофункционализации (причем примерно в 90 % случаев прежнюю функцию сохранял «материнский» экземпляр гена, а новую приобретал «дочерний»[253]), 42 — специализации, а субфункционализации — всего 3 (да и то авторы не уверены, что правильно определили отношения между генами в этих случаях). Тонкие эволюционные выводы, которые делают авторы из своих результатов, нам сейчас неважны. Главное — как мы видим, если ген удвоился, и обе его копии остаются рабочими, то скорее всего — примерно в четырех случаях из пяти — продукт хотя бы одной из них в скором будущем приобретет новые полезные функции. И у организма появится новый белок.

Вообще говоря, подобный способ эволюции — когда сначала возникает некоторое число одинаковых частей или органов, а затем они постепенно специализируются, становясь совершенно непохожими друг на друга и на исходную структуру — известен эволюционистам еще с классических времен. Достаточно вспомнить хотя бы эволюцию членистоногих или все те разнообразные структуры (цветы, корневища, клубни, луковицы, усики и т. д.), которые «сделали» себе растения из побега — ветки с листьями. Но частота применения этого эволюционного приема на макроуровне не идет ни в какое сравнение с его популярностью в эволюции генов и белков. Амплификация генов с последующей сменой или разделением функций — вероятно, самый частый способ приобретения новых белков.

Удваиваться (а также учетверяться и т. д.) могут не только отдельные гены, но и весь геном целиком. Еще в 1892 году русский ботаник-цитолог Иван Герасимов смог получить клетки с удвоенным (по сравнению с обычным) числом хромосом. Правда, объектом ему служила нитчатая водоросль спирогира, клетки которой в норме содержат одинарный набор хромосом. Однако вскоре после этого в природе было обнаружено довольно много видов (в основном растений), в клетках которых обнаруживались четыре, шесть, восемь и т. д. хромосомных наборов. Такие организмы, как мы уже знаем, стали называть полиплоидными. Особенно много полиплоидов оказалось среди культурных растений, в том числе важнейших и древнейших. Пшеница, ячмень, кукуруза, картофель, подсолнечник — все это полиплоиды. Наши предки, отбирая их для разведения, этого, конечно, не знали, но ориентировались на их внешние признаки: по сравнению с обычными (диплоидными) родственниками полиплоиды часто отличаются более крупными размерами, устойчивостью к неблагоприятным условиям, урожайностью и вообще жизненной силой. Кроме того, растения-полиплоиды часто оказываются способными преодолеть межвидовые и даже межродовые барьеры — как мы это уже видели в главе 12, когда говорили о происхождении культурной сливы и мягкой пшеницы. (Кстати, другая широко распространенная разновидность пшеницы — твердая пшеница Triticum durum — тоже представляет собой межродовой гибрид-аллополиплоид, но «всего» двух видов диких злаков.) Дальнейшие исследования показали, что полиплоидность — не редкость и среди диких растений. Видимо, во многих случаях она дает растениям конкурентные преимущества.

После появления теории Оно эволюционное значение полиплоидии представлялось очевидным. Коль скоро полиплоидность увеличивает возможности организма, она должна поддерживаться естественным отбором. А дальше «лишние» экземпляры генов становятся полем самых смелых эволюционных экспериментов. Обладая ими, можно допускать мутации в жизненно важных генах, накапливать и комбинировать разные мутации (каждая из которых по отдельности вредна, но сочетание их может оказаться полезным) и т. д. Словом, именно от полиплоидов следует ожидать быстрой и успешной эволюции.

Правда, проверить эту идею было нелегко: экспериментировать с эволюцией почти невозможно, а у окаменелостей хромосомы не посчитаешь. Однако косвенно ее подтверждало широкое распространение полиплоидности в природе, особенно среди растений. Около трети видов ныне живущих высших растений полиплоидны — и это лишь те виды, что умножили свой геном относительно недавно, уже после возникновения рода, в который они входят. (Более древние полиплоидии постепенно «смазываются» — именно потому, что по мере эволюции в исходно одинаковых генах и хромосомах накапливаются различия. Часть же генов — «лишние» копии, ненужные для выполнения прежней функции и не успевшие приобрести новую, — превращаются в псевдогены, а то и вовсе теряются. В результате исходно одинаковые экземпляры генома становятся все более непохожими друг на друга. Сусуму Оно, предсказавший это явление, назвал его вторичной диплоидизацией.)

Но в 2011 году группа американских и канадских биологов решила взглянуть на проблему эволюционной роли полиплоидности попристальнее. Методами молекулярной филогенетики они реконструировали эволюцию внутри 63 родов растений (49 цветковых и 14 папоротников). Для каждого рода были выстроены развесистые генеалогические деревья, концевые веточки которых представляли современные виды — часть которых, естественно, была полиплоидами. Посмотрев на них, исследователи увидели, что полиплоидность почти всегда возникает на последней развилке. Если не предполагать, что именно в геологически недавние времена на все группы наземных растений обрушилась эпидемия полиплоидности, то полученный результат мог возникнуть по двум причинам: либо полиплоидные виды имеют гораздо бóльшую вероятность вымирания, чем диплоидные, либо они менее склонны к дальнейшему видообразованию. Изощренные методы статистической обработки показали, что верно и то, и другое. Получалось, что полиплоиды возникают довольно часто, но существуют обычно недолго и оставляют мало эволюционных потомков.

Возможно, так происходит потому, что полиплоидность, возникая у единичного организма, сразу же ставит генетический барьер между ним и его сородичами: гибриды полиплоидных и обычных форм почти всегда бесплодны. Для растений это не фатально: они обычно способны к вегетативному размножению, а когда потомки полиплоида образуют хоть небольшую, но популяцию, они смогут скрещиваться друг с другом. Но генетическое разнообразие в такой популяции окажется резко сниженным: ведь в индивидуальном геноме не может быть больше двух вариантов (аллелей) одного гена. И то, что этот геном удвоился, утроился или учетверился, поначалу ничего не меняет. В то время как исходная диплоидная форма представлена множеством особей — у каждой из которых тоже не больше двух аллелей, но у всех вместе их могут насчитываться многие десятки. Получается, что за ощутимый выигрыш на старте полиплоидные формы платят сокращением возможностей маневра в ходе дальнейшей эволюции — и в конечном счете часто проигрывают.

Часто — но не всегда. За четыре месяца до вышеизложенной работы вышла в свет статья ученых из университетов Пенсильвании, Джорджии и Флориды. Предметом ее стали те самые давние, стертые последующей диплоидизацией случаи умножения генетического материала. Авторам работы удалось выявить как минимум два таких события, время одного из которых хорошо совпадает с предполагаемым временем существования общего предка всех семенных (цветковых и хвойных) растений, а другого — со временем существования общего предка всех цветковых.

Если это так, то можно предположить, что в эволюционных стратегиях умножение генома подобно ставке на «зеро». Которая, как известно, почти всегда проигрывает, но уж если выигрывает, то сразу очень много.

В эволюции животных (особенно тех, которые неспособны к бесполому размножению) полиплоидия, по понятным причинам, возникает намного реже, чем у растений, однако тоже не является чем-то абсолютно невероятным. В частности, в последние полтора-два десятилетия считается доказанной гипотеза, высказанная еще Оно: удвоение генома произошло в ранней истории позвоночных и, вероятно, именно это событие отделило их от прочих хордовых — ланцетников и оболочников. Причем есть основания думать, что вскоре после этого геном некоего раннего позвоночного еще раз удвоился — и именно существо с восемью наборами хромосом стало предком рыб и четвероногих, в то время как его бедные родственники, располагавшие «всего лишь» четырьмя экземплярами генома, ныне оказались представлены бесчелюстными — миногами и миксинами. Порождали ли умножения генома у животных первоначально успешные, но эволюционно эфемерные группы, как у растений, — неизвестно (хотя этой гипотезе ничто не противоречит). Кроме позвоночных, случившееся когда-то в древности удвоение генома доказано для бделлоидных коловраток — единственных животных, отказавшихся от полового процесса в какой-либо форме (доказательств, что это обусловлено именно их полиплоидностью, нет, но как-то с трудом верится, что эти две их особенности никак не связаны). Несколько лет назад появились основания думать, что удвоение генома (а возможно — и два последовательных удвоения) пережили мечехвосты — древняя и весьма своеобразная группа членистоногих. Но в отличие от позвоночных для мечехвостов умножение генетического материала не стало базой для долгой прогрессивной эволюции, бурного образования разнообразных форм и освоения множества новых сред и экологических ниш. Сегодня в мире существуют всего четыре вида этих существ, весьма сходные между собой по внешнему облику, строению и экологии. Ископаемых видов мечехвостов гораздо больше, но и они не отличались заметным морфологическим разнообразием — хотя эта группа известна как минимум с позднего ордовика. В то же время и записывать в эволюционные неудачники животных, сумевших просуществовать более 440 миллионов лет, не меняя сколько-нибудь существенно своего строения, тоже как-то язык не поворачивается. Впрочем, похоже, что «эволюционное долголетие» мечехвостов никак не связано с удвоением их генома: по данным «молекулярных часов» это удвоение случилось около 150 миллионов лет назад. Однако на самих мечехвостах, существовавших к тому моменту уже около 300 миллионов лет, это словно бы вообще не отразилось: верхнеюрские мечехвосты (предположительно уже пережившие удвоение генома) отличаются от нижнеюрских разве что несколько более эффективной конструкцией последней пары ног.

Таким образом, если в эволюции растений роль полиплоидии явно противоречива, то о ее роли в эволюции животных вообще не удается сделать сколько-нибудь определенных выводов. Твердо можно сказать только, что это явление встречается в эволюции самых разных групп эукариот (хотя и с весьма разной частотой), а значит, вносит некоторый вклад в создание новых генов.

А если удвоился не один ген и не весь геном, а, скажем, одна хромосома?

На первый взгляд, если и удвоение отдельного гена, и удвоение всего генома открывает перед организмом дополнительные эволюционные возможности (хотя и неравноценные как по масштабу возможных последствий, так и по их вероятности), то и удвоение хромосомы — заметной части генома, несущей большое число генов, — должно давать сходный эффект. Однако найти примеры эволюционных событий, связанных (хотя бы предположительно) с удвоением отдельной хромосомы, не удалось. И в общем-то понятно, почему. У организмов с регулярным половым процессом удвоение одной из хромосом неизбежно нарушит процесс мейоза — созревания половых клеток. Как известно, в ходе этого процесса гомологичные (то есть парные) хромосомы вступают в контакт друг с другом и обмениваются участками. Но если в одной такой «паре» окажутся не две, а сразу три хромосомы, нормально обменяться участками и разойтись не удастся не только им, но, скорее всего, и всем остальным.

Впрочем, нарушения мейоза — не самое неприятное из того, с чем столкнется организм, получивший в подарок лишнюю хромосому. Если это — млекопитающее, то ему вряд ли удастся дожить даже до рождения. Как мы видели в главе 13, именно гены регулируют эмбриональное развитие организма, в котором очень многое зависит от соотношения концентраций разных сигнальных веществ в той или иной точке зародыша. Количество этих веществ определяется в конечном счете активностью генов, и если какие-то из них удвоятся, а другие останутся в прежнем числе, это наверняка внесет грубые искажения в развитие зародыша.

В регуляции развития участвуют далеко не все гены. Кроме того, программа развития эмбрионов, как мы помним, обладает некоторой защитой от возмущающих воздействий. Поэтому удвоение отдельного гена обычно не приводит к таким последствиям. Но когда удваивается целая хромосома, содержащая множество (скажем, у человека в среднем — около тысячи) генов, нарушения практически неизбежны. Отсюда и результат: из человеческих эмбрионов, имеющих лишний экземпляр какой-либо неполовой хромосомы, более-менее жизнеспособны только те, у кого лишняя хромосома образовалась в 21-й паре. Три экземпляра хромосомы № 21 обеспечивают своим обладателям синдром Дауна — одно из самых известных и распространенных генетических заболеваний. Больные синдромом Дауна отличаются множеством нарушений развития, они бесплодны и живут недолго — но все-таки живут. Обладатели третьих экземпляров 13-й и 18-й хромосом иногда доживают до рождения, но неизбежно умирают вскоре после него. Третьи экземпляры всех остальных неполовых хромосом приводят к гибели эмбриона на разных стадиях внутриутробного развития. Судьба тех, кому досталась лишняя половая хромосома, не столь фатальна, но часто включает в себя бесплодие, умственную отсталость и другие нарушения[254]. Немудрено, что подобные «дополнительные генетические ресурсы» оказываются невостребованными эволюцией.

И последнее. Удвоение генов (поодиночке или всем геномом) и последующее накопление различий в них — вероятно, самый распространенный в эволюции способ приобретения новых генов, однако далеко не единственный. Новые гены попадают в организм в результате горизонтального переноса, то есть из геномов других видов[255]. (Подробнее об этом феномене и его эволюционном значении мы говорили в главе «Интерлюдия или сюита? Или Легенда о Золотом веке».) Эукариотам чужие гены и их обрывки обычно приносят вирусы, встраивающиеся в их геномы. Кстати, сами вирусы тоже могут служить источником новых белков — как недавно выяснилось, ген Peg10, играющий одну из ключевых ролей в формировании плаценты у млекопитающих, восходит к специфическому вирусному гену. Новые белки образуются в результате генной конверсии (перетасовки фрагментов уже существующих генов), умножения «мотивов» (своего рода внутригенной амплификации, когда небольшой фрагмент гена несколько раз повторяется внутри него) и еще более специальных механизмов. Они порой выглядят необычайно изощренными — но ни один из них не требует каких-то сверхневероятных событий. И самое главное: всё, что получает геном в результате этих процессов (даже если это готовые к употреблению гены — свои или чужие), — лишь сырье для естественного отбора.

Думаю, что у некоторых читателей осталось чувство легкого недоумения от предыдущего абзаца — а именно от того места, где мимоходом упомянуто про вирусное происхождение гена, контролирующего формирование плаценты. Наверняка у многих мелькнул вопрос: а откуда у вируса мог взяться «ген плаценты»? Зачем он может быть нужен существу, у которого фактически вообще нет собственного тела?

Возможно, кое-кто из задавшихся этим вопросом вспомнил, что не раз видел на разных ресурсах, публикующих научные новости в популярном изложении, заголовки типа «У губок найдены гены, определяющие развитие глаз», «Ген, управляющий развитием хорды, найден у амеб» и т. д. Не только людям, далеким от биологии, но даже некоторым профессиональным биологам ситуация, когда ген какого-то признака обнаруживается у существа, у которого этого признака не могло быть никогда, кажется чуть ли не опровержением то ли дарвинизма, то ли вообще идеи эволюции. «Как это так, что механизмы для глаз возникли раньше самих глаз? Уж не попахивает ли тут, страшно сказать, разумным замыслом?» — вопрошает один из читателей блога Александра Маркова.

Другие проницательные умы не задают вопросов, а сразу объявляют подобные факты «необъяснимыми в рамках господствующей теории» (то есть дарвинизма) — и предлагают альтернативные объяснения. В 2007 году биохимик из Бостонского университета Михаил Шерман выдвинул теорию «универсального генома». По мысли Шермана, общий предок всех многоклеточных (у амеб на тот момент «ген хорды» еще не был обнаружен) обладал геномом, содержащим все или почти все гены, которые сегодня есть у его потомков. С некоторыми оговорками с этим можно было бы даже согласиться или, по крайней мере, серьезно это обсуждать: как мы помним, совершенно новые гены возникают в эволюции довольно редко, и большинство современных генов имеет весьма долгую историю, вполне «дотягивающуюся» до предполагаемого времени существования общего предка многоклеточных. Неясно, правда, насколько допустимо отождествлять современный ген с его древней формой: за сотни миллионов лет ген мог очень сильно измениться, а главное — один ген-предок мог превратиться в развесистое дерево генов-потомков, между иными из которых уже трудно заметить какое-либо сходство. Но Шерман постулирует — и в этом состоит принципиальное отличие его теории от общепринятых представлений об эволюции генома, — что бóльшая часть «универсального генома» была нефункциональной: эти гены не использовались, поскольку у Общего Предка еще не было ни органов, которые они должны были формировать, ни функций, которые им нужно было бы обеспечивать.

В ходе дальнейшей эволюции у разных его потомков одни части «универсального генома» включались в работу (даря своим счастливым обладателям новые органы и функции), а другие необратимо терялись. Что и сформировало в конце концов нынешнее разнообразие групп многоклеточных. На вопрос о том, как же мог возникнуть геном, бóльшая часть которого низачем не нужна его обладателю, но когда-нибудь в отдаленном будущем понадобится его потомкам, Шерман в своих научных статьях не отвечает (констатируя только, что, уж конечно, не в результате естественного отбора). Однако он вполне благожелательно отнесся к пересказу своей теории на фундаменталистском сайте (и в последующих лекциях главного идеолога этого сайта), в котором идея «универсального генома» прямо рассматривалась как несомненное свидетельство наличия в эволюции «разумного замысла». Причем там она, разумеется, подавалась не как экстравагантная гипотеза дилетанта[256], занявшегося на досуге эволюционным теоретизированием, а как «современные научные взгляды».

Разбирая построения Шермана, биолог-эволюционист Виктория Скобеева ядовито заметила, что всем тем чертам, которые Шерман приписывает обладателю «универсального генома» (то есть общему предку всех многоклеточных), наилучшим образом отвечает Ктулху — исполинский монстр, созданный воображением американского писателя-фантаста Говарда Филлипса Лавкрафта: он не пользуется геномом (поскольку спит вечным сном), не размножается (что гарантирует его от накопления ошибок, неизбежного при тиражировании нефункциональных генетических текстов), имеет сверхъестественное происхождение и в своем внешнем облике сочетает черты самых разных существ (что свидетельствует о наличии у него соответствующих генов). Если же говорить серьезно, то, я полагаю, читатели уже поняли, в чем состоит главная ошибка подобных построений: они основаны на отождествлении гена с его функцией в целостном организме. Между тем, как мы уже говорили несколькими страницами выше, смена функций, порой весьма радикальная — весьма обычное дело в ходе эволюции, известное эволюционистам еще с первых последарвиновских десятилетий.

Никого давным-давно не удивляет, что кровососущий аппарат комара, рабочий инструмент пчелы-плотника, «механическая швабра» комнатной мухи и смертельный капкан жужелицы сделаны из одних и тех же исходных элементов. Или — совсем уж хрестоматийный пример — что в плавнике кистеперой рыбы можно различить те же косточки, что и в крыле птицы, ноге лошади, руке обезьяны и лапе крота. Никто не делает из этого вывод, что кистеперой рыбе (которая, естественно, не летала, не скакала, не рыла подземные ходы и ничего не хватала руками) эти косточки были не нужны, и не предполагает существование какого-нибудь «универсального скелета», в котором содержатся все функции скелетных элементов всех будущих эволюционных потомков. Так почему же точно такие же эволюционные эффекты на уровне генов толкают людей на подобные фантазии?

Чтобы ответить на этот вопрос, придется вспомнить главу «Атомы наследственности»: о генах и их роли в организме наука узнала по их внешним проявлениям. Почти век гены были чистой абстракцией — их материальная природа оставалась совершенно неизвестной, и некоторые биологи (в том числе и весьма крупные) всерьез допускали, что у них ее нет вовсе. Не удивительно, что за это время прочно укоренилась традиция именовать гены по производимому ими эффекту: «ген красных глаз», «ген крыльев» (он же «ген бескрылости»), «ген устойчивости к антибиотику» и т. д. А дальше срабатывает обычный психологический эффект: если некий ген известен как «ген развития глаз», то обнаружение его у губок вызывает шок: им-то, мол, он зачем?!

На самом деле подобные «конечные признаки» присущи гену только в сложном целостном организме (и, как правило, являются результатом работы не только его, но и множества других генов — так что «генов глаз» или «генов крыльев» у одного и того же организма могут быть сотни). С точки же зрения самого гена, он (и кодируемый им белок) может и у человека, и у губки делать одно и то же.

В главе «Интерлюдия или сюита? Или Легенда о Золотом веке» мы уже упоминали белки опсины, имеющиеся и у человека, и у некоторых бактерий. У бактерий они выполняют функцию пигмента фотосинтеза (то есть делают то же, что в зеленых растениях делает хлорофилл). У нас они присутствуют в сетчатке, в клетках-фоторецепторах, где служат своего рода фотоэлементом. Но это клетка «знает», для чего ей нужен опсин, а сам белок и там, и там делает одно и то же: захватывает квант света и за счет его энергии производит некое химическое изменение. А уж во что это изменение выльется — в синтез органической молекулы или в нервный импульс, побежавший по одному из волоконец зрительного нерва, — не его, белка, дело. И не его гена.

«Столь же показательный пример консервативности самого белка и разнообразия его морфогенетической роли — это Toll-like рецепторы, — пишет В. Скобеева. — У позвоночных они участвуют в реакциях врожденного иммунного ответа, опознавая молекулярные структуры, характерные для возбудителей болезней. У дрозофилы Toll-рецепторы участвуют в определении спинно-брюшной оси тела. Однако „с точки зрения“ самого белка Toll его функция остается неизменной — это трансмембранный белок, узнающий какую-то молекулу во внешней среде и передающий сигнал внутрь клетки».

Мы пока не знаем, для чего именно служит губке «ген глаз», а амебе — «ген хорды». Но можно не сомневаться: они не обретаются там в ожидании, когда их приставят к делу грядущие усложнившиеся потомки, а работают[257]. Как и ген Peg10, с которого мы начали этот разговор. Разумеется, у вируса, подарившего нам этот ген, никакой плаценты нет и быть не может. Зато у него есть задача: на какой-нибудь кривой козе объехать иммунную систему, сделать так, чтобы она не поднимала тревоги при его появлении в организме. И точно такая же задача стоит (в числе прочих) и перед плацентой: ведь она по большей части состоит из клеток зародыша, а у него с матерью общих генов — только половина. С точки зрения иммунной системы и зародыш, и плацента — сплошное скопище чужих антигенов. Для нормального развития плода жизненно необходимо подавить иммунную реакцию на него со стороны материнского организма (но при этом не разрушить и не отключить материнскую иммунную систему вовсе, чтобы организм матери не остался беззащитным перед инфекциями). И здесь вирусный белок, обеспечивающий именно такой эффект, оказался просто бесценным подарком[258].

Впрочем, мы уж очень далеко ушли от первоначальной темы этой главы — насколько корректна дарвиновская модель эволюции с точки зрения вероятности постулируемых ею процессов. Надеюсь, сказанного в этой главе достаточно, чтобы убедиться: простые «вероятностные» возражения против дарвинизма (даже если их приводит выдающийся астрофизик) если о чем и говорят, то не об ошибочности теории естественного отбора, а о некоторых типичных ошибках человеческого мышления. Ничего невероятного нет ни в самих дарвиновских механизмах, ни в предположении, что именно они обеспечили появление всех известных нам живых организмов (как современных, так и живших в прошлом) со всеми присущими им структурами и процессами.

Пора перейти к возражениям, апеллирующим уже не к простому здравому смыслу и элементарной комбинаторике, а к одной из специальных областей фундаментальной физики — термодинамике. Тем более что именно с этой дисциплиной у эволюционной биологии сложились непростые и подчас драматические отношения.

Эволюция и энтропия

В любой дискуссии об эволюции за пределами узкого круга профессионалов — будь то дружеский треп в студенческой компании или высокоинтеллектуальный диалог маститых философов — рано или поздно всплывает тема противоречия между теорией Дарвина и классической термодинамикой. В первую очередь, конечно, имеется в виду знаменитый Второй закон термодинамики, гласящий… Впрочем, строгую формулировку закона мы, пожалуй, вспомним чуть позже, а пока приведем его популярную версию, на которую обычно и ссылаются участники подобных дискуссий. Если верить ей, Второй закон утверждает, что любой самопроизвольно происходящий процесс может только увеличивать суммарную энтропию той системы, в которой он происходит. Энтропия же (как твердо помнят даже те, кто не помнит больше ничего из термодинамики) есть мера неупорядоченности системы. Как же в таком случае дарвиновский отбор ухитряется создавать все более высокоупорядоченные, поражающие нас своей сложностью и совершенством живые формы? Ведь он же по идее — процесс самопроизвольный и, следовательно, должен подчиняться законам термодинамики. «Могут ли Дарвин и Карно[259] быть правы одновременно?» — этот вопрос знаменитый французский философ и писатель-эссеист Роже Кайуа в 1972 году вынес в заголовок своей программной статьи.

Дальнейшие выводы чаще всего зависят от мировоззрения говорящего. Очень часто это рассуждение приводят креационисты — как доказательство того, что никакой эволюции на самом деле нет и не было. Несколько смягченный вариант этого рассуждения можно видеть в текстах и выступлениях сторонников «теории разумного замысла»: эволюция если и идет, то только в пределах одного уровня организации, она неспособна привести к сколько-нибудь заметному усложнению строения эволюционирующих существ. Третьи полагают, что в основе эволюции лежат процессы сугубо нематериальные и потому свободные от ограничений физики, в том числе и термодинамики. Есть и те, кто не предлагает никакого специального объяснения: автору этих строк, например, приходилось слышать этот аргумент от сторонников номогенеза (см. главу 5) — просто как аргумент против дарвиновской модели эволюции. О том, каким образом обходит эту трудность разделяемая ими эволюционная концепция, они ничего не говорили.

О креационизме и «теории разумного замысла» мы уже говорили в главе 9. Если же оставаться в рамках более-менее научных представлений, то нетрудно заметить, что Второму закону, изложенному в такой «редакции», противоречит не только дарвиновская теория, а вообще любая эволюционная концепция. Палеонтологическая летопись ясно показывает, что по крайней мере в некоторых группах живых существ эволюция шла в сторону усложнения: первыми появлялись наиболее просто устроенные представители этих групп, позднее к ним добавлялись всё более сложные (о чем мы будем более подробно говорить в следующей главе), причем в ряде случаев можно наблюдать цепочку переходных форм от первых ко вторым. Если не привлекать для объяснения этого неоспоримого факта вмешательство бога или инопланетян, придется признать, что живые организмы каким-то образом все-таки могут усложняться в ряду поколений.

Впрочем, еще более наглядное опровержение такого понимания Второго закона дает повседневное функционирование живых организмов и особенно — их эмбриональное развитие. Оно начинается с единственной клетки, которая путем многократного деления и согласованных видоизменений и миграций дочерних клеток превращается в сложный организм, включающий в себя сотни различных тканей, расположенных строго определенным образом. Этот процесс не только не требует никакого внешнего вмешательства, но и в определенных пределах устойчив к помехам и возмущениям, так что его безусловно следует считать самопроизвольным.

Чтобы понять, в чем тут дело, достаточно просто открыть любой учебник, где приводится точная формулировка Второго закона термодинамики: «Энтропия замкнутой системы не может уменьшаться». Напомним, что замкнутая (или изолированная) система — это система, которая не обменивается с внешним миром ни веществом, ни энергией в какой бы то ни было форме. Ни клетка (в том числе оплодотворенная яйцеклетка, начинающая развитие), ни какой-либо организм, ни сама наша планета, на которой существует и эволюционирует жизнь, замкнутыми системами быть не могут — они способны существовать только в постоянном потоке вещества и энергии. Животные, грибы, большинство бактерий и другие гетеротрофы[260] черпают энергию, разлагая органические вещества. Эти вещества создают растения и бактерии-фотосинтетики, для которых источником необходимой энергии служит солнечный свет[261]. Последний представляет собой высокоупорядоченный поток электромагнитных волн, энергия которого после ее использования живыми организмами в конечном счете превращается в энергию хаотического теплового движения молекул. Таким образом, суммарная энтропия всех вовлеченных в эти процессы тел в конечном счете увеличивается, и локальное усложнение и упорядочивание тел живых организмов противоречит этому не больше, чем брызги, летящие вверх от места низвержения Ниагарского водопада, — известной житейской мудрости «вода всегда течет вниз».

Казалось бы, все ясно: Второй закон термодинамики попросту неприменим к живым существам, так как они заведомо не соответствуют его условиям ни в каком приближении. И запретить им усложняться он никак не может. Тем не менее вопрос о «противоречии» между дарвинизмом и классической термодинамикой возникает снова и снова в умах множества людей на протяжении полутора веков. Конечно, отчасти эта ситуация поддерживается искусственно — усилиями заведомо недобросовестных пропагандистов антиэволюционных взглядов (готовых прибегнуть к любому софизму, если есть надежда, что он хоть кого-то заставит усомниться в ненавистной эволюции), а также тех «мыслителей», чья главная задача — продемонстрировать оригинальность и независимость своего ума, не прилагая к этому особых интеллектуальных усилий. Но даже и подобные авторы вряд ли стали бы вновь и вновь пускать в ход этот заезженный тезис, если бы в нем не было чего-то, что позволяет ему выглядеть убедительным. В конце концов, никто же не пытается уверить читателей, что дарвинизм противоречит закону всемирного тяготения, закону Ома или закону Архимеда.

«Да, формального противоречия нет, — говорит мой знакомый (человек широко образованный и любознательный) в ответ на мой вопрос, в чем он видит противоречие. — Но у этих двух теорий — термодинамики и теории Дарвина — противоположный пафос».

С этим мнением можно спорить: научные теории утверждают ровно то, что они утверждают, а тот или иной «пафос» им приписывают люди, причем разные люди приписывают разный, порой противоположный пафос. В XIX веке «естественным отбором» порой обосновывали порабощение и даже прямое истребление «отсталых» народов и рас, а уж для всевозможных расистов и сторонников социального неравенства ссылки на теорию Дарвина были едва ли не обязательными. Но в те же годы естественное основание для своих взглядов видели в этой теории и революционные социалисты. И наоборот: идеологи «арийской физики» видели в теории относительности и квантовой механике «отвратительную диалектику» и «большевистский дух», а борцы за идейную чистоту советской физики — «махровый идеализм и поповщину». Так что «противоположность пафосов» ничего не значит — всякой теории можно приписать какой угодно «пафос».

Вопрос, однако, кажется не столь простым, если вспомнить трагическую судьбу Людвига Больцмана. Великий австрийский физик еще в начале своей научной карьеры был восхищен простотой и изяществом дарвиновской теории — он даже назвал XIX век «веком Дарвина» и писал, что «спасение философии, возможно, заключается в теории Дарвина». Впрочем, его преклонение перед автором теории естественного отбора не ограничивалось дифирамбами, а имело весьма конструктивный выход: применение дарвиновского подхода к интересовавшим Больцмана физическим проблемам. Разумеется, речь шла не о прямом переносе в физику основных дарвиновских понятий («изменчивость», «наследственность», «борьба за существование» и т. д.), а именно о сáмом общем подходе: взгляде на макроскопические процессы как на совокупность большого числа независимых микрособытий, исход которых в значительной степени случаен, но при этом сложение множества случайностей дает вполне закономерный макроскопический результат. Именно на этом пути Больцману удалось разработать основы молекулярной физики и, в частности, дать молекулярно-статистическую интерпретацию классической термодинамики. Работы Больцмана выявили физический смысл энтропии и объяснили, почему в любых процессах в замкнутой системе эта величина неизбежно будет возрастать. Собственно говоря, и сама наиболее общая и строгая формулировка Второго закона термодинамики, приведенная выше, стала возможна только в результате работ Больцмана.

Но попытка Больцмана обобщить созданную им модель на открытые системы оказалась более чем неудачной. Строгой количественной модели не получалось, качественные же рассуждения неизбежно приводили к выводу, что эволюционирующая система неизбежно должна деградировать вплоть до полного распада. Получалось, что либо прогрессивная эволюция, ведущая к усложнению эволюционирующей системы, невозможна вовсе — либо что главнейшие теоретические достижения самого Больцмана полностью неверны (как это и утверждали его многочисленные научные противники, среди которых были такие крупные ученые, как Анри Пуанкаре, Эрнст Мах и Вильгельм Оствальд) или, во всяком случае, неприменимы к живым организмам. Эта неудача произвела на Больцмана тяжелейшее впечатление и стала одной из причин хронической депрессии, приведшей в конце концов этого замечательного ученого и мыслителя к самоубийству.

Путь к выходу из тупика, в который уперся Больцман, наметился только в середине ХХ века в работах бельгийского физика российского происхождения Ильи Пригожина. Разумеется, он не опроверг Больцмана — которого, кстати, очень высоко ценил и на идеи которого прямо опирался в собственной работе. Но Больцман, надеясь перейти от замкнутых систем к открытым, пошел самым очевидным путем — попытался для начала рассмотреть процессы и состояния, близкие к тем, которые рассматривала классическая термодинамика (а также его собственная статистическая модель). Именно этот столь естественный подход и загубил все дело: система, параметры которой были близки к равновесному состоянию, могла эволюционировать только к нему. То есть — к максимальной энтропии.

Пригожин пошел прямо противоположным путем, обратившись к системам, находящимся в резко неравновесном состоянии, и к тому же рассматривая не только динамику системы как целого, но и локальные эффекты внутри нее. Результаты оказались довольно неожиданными.

Если некая система находится в резко неравновесном состоянии, это означает, что в ней имеется значительная разница каких-то потенциалов. Это может быть электрический потенциал, разница температур, давления (в жидкости или газе), разность потенциальных энергий, определяемая перепадом высот и т. д. Между такими областями могут возникать потоки вещества, энергии или того и другого, направленные на выравнивание потенциалов: тепло передается от нагретой части к холодной, вода течет вниз, между электрическими полюсами возникает ток — потоки заряженных частиц. Все эти процессы сопровождаются увеличением суммарной энтропии системы — в полном соответствии с представлениями классической термодинамики. Но оказалось, что в самих этих потоках (или в тех средах, через которые они текут) при определенных условиях могут возникать процессы самоорганизации: в некоторой локальной области элементы системы сами собой начинают выстраиваться в высокоупорядоченные структуры и вести себя согласованно. В качестве примера такого спонтанного само-упорядочивания обычно приводят конвекционные ячейки Бенара — правильные шестиугольные структуры, образуемые конвекционными потоками в не слишком толстом слое вязкой жидкости при равномерном подогреве снизу. На самом деле феномены такого рода разнообразны и общеизвестны: это морские течения, сезонные ветры, циклоны и т. д. При этом энтропия областей, вовлеченных в самоорганизацию, снижается, хотя энтропия системы в целом повышается. Получается, что самоорганизующиеся структуры отдают остальным частям системы не только всю причитающуюся им прибавку энтропии, но и кое-что сверх того. Чтобы подчеркнуть парадоксальность такого поведения, Пригожин назвал такие системы диссипативными, то есть «рассеивающими»: происходящее в них повышение упорядоченности происходит за счет ускоренного рассеивания энергии в окружающих их частях «большой» системы.

Созданная Пригожиным неравновесная термодинамика и особенно концепция самоорганизации окончательно сняли мнимое противоречие между эволюционной теорией (а фактически — всей биологией) и термодинамикой: живые организмы с термодинамической точки зрения суть не что иное, как пригожинские диссипативные системы, возникшие и существующие в потоках энергии (будь то солнечный свет или иные виды энергии — см. сноску в начале главы), протекающих в далекой от равновесия макросистеме — Солнечной. Ни индивидуальное развитие живых существ, ни их эволюционные изменения (включая усложнение некоторых из них), ни даже само возникновение жизни из чисто химических веществ и процессов также не противоречат современной термодинамике. И если некоторые авторы продолжают видеть тут какой-то разрыв (напомним, что эссе Роже Кайуа увидело свет в 1972 году — через 25 лет после первых публикаций Пригожина), то это говорит лишь об их слабой осведомленности в тех областях, о которых они берутся судить.

Картину полного взаимопонимания между разными областями современного естествознания портит лишь одно: сегодня, спустя 70 лет после создания неравновесной термодинамики, задача, поставленная Больцманом, остается нерешенной: содержательное количественное описание функционирования (а тем более эволюции) живых систем в категориях термодинамики по-прежнему отсутствует. Хотя за это время и сама «новая термодинамика» отнюдь не стояла на месте[262], и попыток применить ее достижения к анализу биологических явлений и процессов было немало. Но последние оказались слишком сложными, слишком нелинейными, слишком богатыми обратными связями и степенями свободы, так что даже сама возможность строгой термодинамической интерпретации эволюционных процессов в общем виде сегодня выглядит весьма сомнительной.

Что ж, как известно, образцовая научная теория — классическая механика — оказалась неспособной решить в общем виде (то есть для произвольных значений масс, скоростей и взаимного начального расположения) задачу о взаимодействии всего трех тел. И это не отменяет ни ее достижений, ни ее эффективности в решении конкретных задач. То же самое можно сказать и о термодинамическом подходе к проблемам биологии: на его счету уже имеется немало успехов. Существуют целые области теоретических исследований, целиком основанные на термодинамическом или схожем с ним формальном аппарате, и предметом их рассмотрения становятся, в числе прочих, эволюционные процессы (правда, в основном представленные математическими моделями). Однако содержательный рассказ о таких исследованиях требует привлечения соответствующего математического аппарата и в любом случае выходит за рамки темы этой книги.

Итак, термодинамика благосклонно разрешила жизни усложняться, лишь задав для этого процесса определенные рамки и включив живые организмы в более общий класс самоорганизующихся систем. Но дальнейшее рассмотрение феномена усложнения живых существ в ходе эволюции не осталось исключительной прерогативой самой эволюционной биологии. Идея развития, поступательного движения в сторону все более совершенных форм была слишком важна для европейской мысли Нового времени (и особенно XIX века), а биологическая эволюция была слишком наглядным и удобным «модельным объектом» для нее. Не удивительно, что проблема прогрессивной эволюции никогда не рассматривалась как чисто биологическая, а всегда была вовлечена в общефилософский дискурс. И зачастую понимание этой проблемы куда больше зависело от преобладающих в обществе (или в голове конкретного исследователя) философских взглядов, чем от доступного фактического материала или от нужд самой эволюционной теории.

В следующей главе мы попытаемся по возможности непредвзято взглянуть на этот аспект биологической эволюции.

Если попросить людей образованных, но не связанных профессионально с биологией, коротко перечислить основные положения дарвиновской теории эволюции, то очень многие (если не большинство) непременно упомянут принцип «развития от простого к сложному». И очень удивятся, если им сказать, что как раз этого-то утверждения в дарвиновской теории нет — ни в сочинениях самого Дарвина, ни в современных учебниках по эволюционной биологии. И что на протяжении всех полутора веков существования дарвинизма самые разные авторы — от непримиримых оппонентов до некоторых горячих сторонников — именно в отсутствии этого утверждения видели очень существенный недостаток теории естественного отбора.

Можно было бы предположить, что всеобщее убеждение в том, что дарвинизм включает в себя идею прогресса, — феномен сугубо отечественный. Что это наследие советской школьной биологии, где теория эволюции преподавалась в обязательной связке с марксистской философией — как своего рода парадный пример конкретной естественнонаучной теории, идеально воплощающей в своей области все основные тезисы диалектического материализма. (В результате многие из тех, кто учился в этой школе, на полном серьезе полагают, что идея происхождения человека от обезьяны принадлежит Фридриху Энгельсу, а другие, наоборот, считают Дарвина автором тезиса «труд создал человека».) Однако идею «развития от простого к сложному» приписывают Дарвину и авторы, никогда близко не подходившие к советской школе. Например, французский биолог Дидье Рауль — крупнейший специалист по геномике вирусов. В своей остро полемичной статье «Ризома жизни, катастрофы, обмены последовательностей, создание новых генов и гигантские вирусы: как геномика микробов бросает вызов Дарвину», опубликованной в 2012 году, Рауль в числе других положений дарвинизма, которым (по его мнению) «бросают вызов» данные современной геномики, назвал и тезис об усложнении как основном направлении эволюции[263].

Оставим в стороне анекдотичность претензии Рауля, ставящего в вину дарвинизму утверждение, которое не просто отсутствует в этой доктрине, но и противоречит всему ее духу. Итак, одни критикуют дарвинизм именно за то, что в нем нет такого утверждения, а другие искренне считают, что оно в нем есть. Не говорит ли это о том, что многим его не хватает? Что очень многие — как профессиональные биологи, так и просто интересующиеся биологией люди — ждут от эволюционной теории решения этой проблемы?

«Самое удивительное и труднообъяснимое свойство эволюции — ее выраженная общая прогрессивная направленность, движение от простого к сложному», — пишет в своей статье «Эволюционный прогресс» Александр Марков. С этой фразой интуитивно хочется согласиться. Но вдумаемся: а, собственно, почему? Почему «удивительной и труднообъяснимой» кажется именно «прогрессивная направленность»? Почему не тончайшая приспособленность всех без исключения, даже самых нелепых и гротескных (на человеческий, конечно, взгляд) существ к условиям своего обитания и не ошеломляющее разнообразие этих самых существ, их форм и их способов существования? Уж не потому ли, что она — в отличие от целесообразности живых форм и их разнообразия — никак не следует из механизма естественного отбора? А значит, и не объясняется им автоматически. Отсюда и желание «дополнить» или вовсе заменить дарвиновский механизм эволюции чем-нибудь еще — таким, чтобы оно непременно подталкивало эволюционирующие виды и группы в сторону прогрессивного усложнения.

Тут уместно вспомнить о том, что вообще-то идея «лестницы существ» — расположения всех живых организмов по степени сложности их строения — исторически никак не связана с идеей эволюции: она появилась намного раньше. В европейской традиции она известна начиная с Аристотеля. Но ни сам великий греческий мудрец, ни другие авторы[264], размещавшие все живое (а многие — и неживое) на этой «лестнице», не придавали ей эволюционного смысла — это был чисто классификационный прием, способ упорядочить многообразие окружающего мира. Даже знаменитый швейцарский натуралист и философ XVIII века Шарль Бонне, которому принадлежит наиболее подробная и популярная версия «лестницы», никак не соотносил ее с переходом одних видов в другие — несмотря на то, что он допускал возможность такого явления (и, между прочим, был первым, кто употребил по отношению к нему слово «эволюция»). Превращения видов, по мнению Бонне (и многих других трансформистов того времени), не предполагали изменения их положения на «лестнице»: они если и происходили, то в пределах одной «ступеньки».

Впервые идею «лестницы существ» с идеей эволюции соединил Ламарк. Для этого, как мы помним, ему пришлось постулировать два независимых механизма эволюции: способность организмов адекватно изменяться под действием внешних условий (прямо или посредством упражнений) обеспечивает целесообразность и разнообразие живых форм, а заложенное в них внутреннее стремление к прогрессу — их неуклонное усложнение в ряду поколений. Именно этот второй механизм Ламарк считал основным в эволюции — хотя писал о нем куда более скупо и туманно, чем о первом.

Так или иначе уже перед Ламарком стоял неприятный вопрос: если все организмы стремятся к усложнению, почему же сегодня существуют одновременно организмы, очень сильно различающиеся по сложности? Ламарк объяснял это продолжающимся самозарождением живых организмов из неживой материи: дескать, когда одни уже финишируют, другие едва-едва стартовали. Но сейчас мы знаем (см. главу 12), что это невозможно и что все ныне живущие организмы — потомки одной-единственной «попытки к жизни» (даже если на заре становления жизни на Земле имели место и другие попытки такого рода). Кроме того, эволюционная история конкретных групп изобилует примерами радикального упрощения строения (обычно при переходе к паразитическому или сидячему образу жизни) с потерей многих довольно сложных органов и систем. Эти примеры (о которых Ламарк, разумеется, не знал) как-то плохо совмещаются с «внутренним стремлением к прогрессу», даже если допустить самозарождение.

Таким образом, «удивительное и труднообъяснимое свойство эволюции» оказывается еще более загадочным: надо объяснить не только то, почему в ходе эволюции живые организмы усложняются, но и то, почему это делают лишь некоторые из них — в то время как другие совершенно не проявляют тенденции к усложнению, а то и движутся в обратном направлении. Но если так, то встает вопрос: а есть ли вообще у эволюции эта самая «общая прогрессивная направленность»? И если да, то в чем именно она выражается?

Представить дело так, что эволюционное усложнение — это правило, а упрощение — исключение, не решаются даже самые пылкие приверженцы идеи прогресса. Конечно, все эволюционные события во всех ветвях древа жизни за все четыре миллиарда лет эволюции не поддаются прямому и корректному подсчету, но «на глаз» всякого рода упрощения и редукции встречаются как минимум не реже, чем усложнения. Впрочем, эволюционных событий, при которых уровень сложности исходной формы вообще не менялся, неизмеримо больше, чем усложнений и упрощений вместе взятых, — и с этим, кажется, согласны все специалисты.

Автору этих строк приходилось слышать довольно странное мнение, что после того, как некая группа (ранг которой разные приверженцы этого взгляда оценивают по-разному — от класса до царства) переходит на более высокий уровень организации, дальнейший эволюционный прогресс происходит уже в основном в ней же, а эволюция остальных групп того же ранга идет уже только по пути частных приспособлений (в том числе, возможно, связанных с упрощениями) или даже почти останавливается вовсе. Скажем, после того, как некоторая группа рыб дала начало амфибиям, дальнейшее усложнение организации внутри типа позвоночных происходило только среди амфибий и их потомков, в то время как все прочие рыбы в ходе своей дальнейшей эволюции могли породить только новые виды рыб. На мой взгляд, нужно очень старательно покопаться в эволюционной истории жизни на Земле, чтобы подыскать хотя бы небольшую подборку примеров такого рода. И на каждый такой пример можно привести столь же очевидные контрпримеры. Скажем, если брать ту же эволюцию позвоночных, то уже «единственность» перехода от амфибий к рептилиям довольно сомнительна: ряд зоологов и палеонтологов полагает, что разные группы продвинутых амфибий приобрели рептильные черты независимо друг от друга. А дальше эволюционное древо наземных позвоночных и вовсе непоправимо ветвится: в начале триасового периода одна из групп тогдашних рептилий дала начало млекопитающим (став тем самым в числе прочего и нашими предками), а в середине юрского периода (то есть спустя много десятков миллионов лет) совсем другая группа рептилий доэволюционировалась до птиц. Примирить эти несомненные факты с идеей «прогресса только для прогрессивных» можно только ценой признания, что либо млекопитающие, либо птицы не являются существами более «прогрессивными», чем рептилии. Но если принять любое из этих допущений, становится непонятно, что же вообще такое «прогресс» (хотя бы даже только применительно к позвоночным) и каковы его критерии.

Чтобы не утомлять читателей разбором столь же (а то и еще более) вычурных теорий, перейду сразу к тому единственному бесспорному факту, который действительно выглядит как проявление «тенденции к прогрессу» не в эволюционной траектории той или иной группы существ, но в эволюции в целом. Факт этот состоит в том, что чем ближе тот или иной отрезок геологического времени к нашим дням (и соответственно, чем дальше он от предполагаемого момента начала жизни), тем сложнее устроены самые сложные организмы, жившие в это время. Прежние, более просто устроенные формы никуда не деваются (или замещаются другими, столь же примитивными), возможно, их суммарное разнообразие даже увеличивается, но рядом с ними в какой-то момент появляются более сложные, потом — еще более сложные… Кто-то исчезает, не оставив потомков, кто-то скатывается от достигнутого предками уровня сложности в полнейший примитив — но обязательно находятся такие, которые достигают нового, небывалого ранее уровня сложности. Конкретные достижения конкретных групп могут быть очень разными, даже несопоставимыми: понятно, что даже самые прогрессивные насекомые вряд ли обретут теплокровность, а самые прогрессивные сосудистые растения — способность к активному полету.

Но сама по себе эта тенденция — «чем позднее эпоха, тем сложнее в ней самые сложные» — одинаково отчетливо проявляется во всех крупных систематических и экологических группах: у позвоночных и моллюсков, у наземных растений и морских животных-фильтраторов. Эта закономерность была известна еще на заре научной палеонтологии, в первой половине XIX века, когда ученые могли что-либо сказать лишь о тех организмах, что жили в кембрийском периоде и позже. Но когда в конце ХХ века появились методы, позволяющие судить о том, кто населял нашу планету в более ранние времена, выяснилось, что этот закон в полной мере справедлив и для них: в первый миллиард лет достоверного существования жизни среди ее носителей не было никого сложнее бактерии, затем появились (и со временем чрезвычайно усложнились) одноклеточные эукариоты, а еще позже начались попытки перехода к многоклеточности — сначала у водорослей (и, возможно, у грибов), затем у животных…

Можно ли объяснить это непрерывное сдвигание планки «наивысшей достигнутой сложности» в рамках дарвиновской модели эволюции? Или нам все-таки придется вводить в рассмотрение некие дополнительные эволюционные механизмы, обеспечивающие неуклонное стремление жизни к усложнению — как космологическая постоянная («лямбда-член») в уравнении Эйнштейна — Гильберта обеспечивает неуклонное расширение Вселенной?

Отвлечемся ненадолго от глобальных эволюционных проблем и поставим простенький мысленный эксперимент. Допустим, у нас есть широкая труба или герметичный коридор, ограниченный с левого конца глухой стенкой, а вправо уходящий неопределенно далеко. Поставим у левой стенки емкость с летучим веществом и в определенный момент (который мы возьмем за точку отсчета времени) откупорим ее. Предположим также, что у нас есть возможность отслеживать движение каждой отдельной молекулы нашего вещества. Тогда, наблюдая их распространение в трубе, мы увидим, что они имеют отчетливую тенденцию двигаться направо. Хотя индивидуальные молекулы движутся в самых разных направлениях, и в каждый конкретный момент времени найдется много таких, что летят налево, «среднестатистическое положение» молекулы будет все время сдвигаться вправо. А главное — чем больше времени пройдет от момента откупорки, тем правее будут обнаруживаться самые правые молекулы.

Почему это происходит? Разумеется, не потому, что молекулы имеют какую-то внутреннюю тенденцию к движению направо, и не потому, что механизм броуновского движения страдает правым уклоном, а потому, что от их исходного положения налево двигаться некуда. И даже когда летучее вещество уже распространится по трубе достаточно далеко, его концентрация слева от любой произвольно выбранной отметки будет выше, чем справа — а значит, движение слева направо всегда будет вероятнее, чем справа налево. Таким образом, хотя каждая отдельная молекула движется в абсолютно случайном направлении, наше летучее вещество будет неуклонно распространяться вправо.

Ну а теперь представьте себе, что ось «лево — право» соответствует оси «простота — сложность», а молекулы — эволюционирующим видам[265]. Тогда поведение нашей предельно простой модели будет удивительно похожим на ту «эволюцию от простого к сложному», которую мы реально видим в истории жизни на Земле. Жизнь эволюционирует так, как она эволюционирует, потому что исходно она была представлена только самыми простыми формами, находившимися «у левой стенки» — совсем рядом с тем критическим минимумом сложности, ниже которого невозможно устойчивое самовоспроизведение. Увеличение же сложности живых систем ничем не ограничено — по крайней мере, сегодня у нас нет ни фактов, ни теоретических соображений, которые указывали бы на существование такого предела. Легко видеть, что такая «эволюция от простого к сложному» не только не требует никаких специальных механизмов (вроде «внутреннего стремления к прогрессу»), но и не налагает почти никаких ограничений собственно на механизм эволюции. Неважно, за счет чего происходит эволюция, — достаточно того, что она происходит и начинается с самых простых форм[266].

Сказанное, разумеется, не означает, что мы доказали, что в эволюции не действуют никакие другие факторы, способствующие усложнению живых форм. Это всего лишь самое простое объяснение наблюдаемой картины, оно не нуждается ни в каких дополнительных гипотезах, и автору этих строк неизвестны факты, которые бы в него не укладывались. (Если они известны кому-нибудь из читателей, я буду благодарен за информацию такого рода.) Тем не менее нетрудно заметить, что лежащая в его основе аналогия неполна (как, впрочем, и вообще всякая аналогия). Для молекулы газа все возможные направления равнозначны, ей все равно, куда лететь, и направление ее движения в каждый конкретный момент времени зависит только от направления и силы последнего соударения с другой молекулой или со стенкой трубы. В то время как всякий эволюционирующий вид ограничен в своей эволюции уже сложившейся организацией (см. главу 5), и для него возможные направления эволюционных изменений неравнозначны: в одних направлениях ему эволюционировать легче, в других — труднее, в третьих — вообще невозможно.

Сложившееся в ходе предшествующей эволюции «устройство» организма может не только затруднять или даже запрещать эволюцию в определенных направлениях, но и наоборот — открывать перед устроенным таким образом существом новые, прежде недоступные эволюционные возможности. Задним числом иногда даже складывается впечатление, что некоторые признаки, сформировавшись, словно бы подталкивают своих обладателей на определенный эволюционный путь. Но об этом — в следующем разделе.

Но прежде, чем мы к нему перейдем, нужно подвести итог общему разговору об «эволюции от простого к сложному». В эволюции некоторых конкретных групп и линий безусловно имело место усложнение строения, порой неоднократное. Но оснований считать это тенденцией, присущей эволюции как таковой, у нас не больше, чем, допустим, считать, что жизнь в целом эволюционирует «от мелкого к крупному» или «от морского к сухопутному». В реальной эволюции усложнение строения (как и любое другое изменение) возникает тогда, когда оно дает какие-то преимущества. Причем не в долгосрочной эволюционной перспективе, а здесь и сейчас, данным конкретным существам.

К этому можно добавить, что рассмотрение эволюции как процесса «развития от простого к сложному» до сих пор не привело ни к каким содержательным результатам, не помогло нам узнать об эволюции что-либо, чего мы не знали без него. Немного перефразируя ядовитое замечание Б. М. Медникова, можно сказать, что прогресс труднее всего увидеть в представлениях о прогрессе. И сорок с лишним лет, прошедшие с тех пор, как была высказана эта мысль, нисколько не изменили ее справедливости: все разговоры о прогрессивной эволюции и сегодня остаются там же, где они были два с лишним столетия назад — во времена Ламарка. Меняется разве что употребляемая терминология, но в новые слова облекаются все те же старые мысли.

Иногда приходится слышать, что все это — следствие господства дарвиновской модели, которая не предусматривает никаких специальных механизмов для прогрессивной эволюции. Дескать, ученые не нашли таких механизмов только потому, что были заранее убеждены в их отсутствии. Эту идею можно было бы обсуждать всерьез, кабы не то обстоятельство, что буквально в каждом поколении ученых, в каждую эпоху находились «еретики», отвергавшие дарвиновскую модель (и часто — именно из-за ее равнодушия к идее прогресса). Им-то кто мешал увидеть широким и непредубежденным взглядом то, что ускользало от зашоренного взора дарвинистов? Однако и по сей день никакой модели возможных специальных механизмов эволюционного усложнения так и не предложено. А любые рассуждения на эту тему заканчиваются тем же, с чего начинались — мол, должны же быть такие механизмы, не может же быть, чтобы их не было!

И невольно закрадывается подозрение: а может, тут дело просто в том, что идея прогресса присуща не эволюции, а мышлению некоторых эволюционистов (а также мышлению неизмеримо большего числа обычных людей)? Может, сторонники идеи прогресса просто пытаются «вдумать» в эволюционный механизм свою любимую интеллектуальную игрушку?

Вопрос о том, почему столь многим людям хочется непременно видеть в эволюции «развитие от простого к сложному» и присуще ли такое желание человеческому разуму как таковому или оно характерно лишь для определенного типа мышления, очень интересен, но совсем уж выходит за рамки нашей темы. Нам же самое время вспомнить о том, что изменения в сторону усложнения в эволюции все же реально наблюдаются — если не как всеобщая тенденция, то как один из возможных путей эволюции. Группы живых организмов, эволюция которых на том или ином этапе шла этим путем, можно найти в самых разных ветвях жизни. Несколько этапов явного усложнения (всего организма или отдельных анатомо-физиологических систем) имели место и в нашей собственной эволюционной истории. Может ли современная эволюционная биология сказать что-то содержательное именно об этом модусе эволюции?

Три волшебных слова, или Великие в колыбели

«Со школьных времен я запомнил три волшебных слова: ароморфоз, идиоадаптация и дегенерация». Под этими словами, сказанными одним из моих друзей, могли бы подписаться многие. Действительно, когда речь заходит о прогрессивной эволюции, первым делом вспоминается схема из школьного учебника: линия ветвится в плоскости, но одна из веточек приподнялась и ветвится уже ступенькой выше, а другая стекла вниз — и тоже там ветвится.

Можно заметить, что перед нами фактически — кусочек уже знакомой нам «лестницы существ» (см. начало этой главы), но с немаловажным дополнением. Как мы помним, трансформисты XVIII века допускали эволюционные преобразования в пределах одной «ступеньки». У Ламарка все живое поднималось вверх по лестнице ступенька за ступенькой — причем именно это движение он считал главным содержанием эволюции, а смещение в пределах одной ступеньки — скорее помехой и отклонением. На нашем отрезке лестницы линии-виды ветвятся и расходятся в основном на одной ступеньке, но некоторые перебираются и на соседнюю — причем как вверх, так и вниз.

Такая схема эволюционных путей была предложена уже знакомым нам (см. главу 13) профессором Северцовым в 1925 году в книге, которая так и называлась — «Главные направления эволюционного процесса». Вообще говоря, подобные попытки выработать понятия, позволяющие как-то осмыслить именно прогрессивную эволюцию, предпринимали разные ученые — в том числе и представители тех направлений эволюционной мысли, которые часто упрекают в игнорировании этой проблематики[267]. Однако мы подробно остановимся именно на концепции Северцова: во-первых, потому, что она проработана наиболее глубоко и подробно, во-вторых, потому, что в нашей стране она известна гораздо шире, чем все прочие построения такого рода вместе взятые. Она неизменно приводится во всех учебниках и в подавляющем большинстве популярных книжек, написанных по-русски. Именно из нее родом те «волшебные слова», которыми открывается эта главка. Поэтому в книге, адресованной русскоязычному читателю, имеет смысл рассмотреть именно ее — чтобы затем перейти к идее эволюционного прогресса вообще и к вопросу о роли этого понятия в современных представлениях об эволюции.

В своей концепции Северцов прежде всего отделяет друг от друга два понимания прогресса: прогресс биологический и прогресс морфофизиологический. Биологический прогресс по Северцову — это не путь эволюции, не эволюционная стратегия, а результат успешной реализации той или иной стратегии: увеличение численности особей данной группы, ее экспансия в пространстве[268] и в перспективе — распад на дочерние группы (прежде всего активное видообразование). Понятно, что такой результат может быть достигнут самыми разными способами: биологически прогрессирующий вид может усложнять свою организацию, упрощать ее или как-то видоизменять в пределах достигнутого уровня сложности. В некоторых случаях биологический прогресс может вообще не требовать никаких эволюционных изменений — если в силу каких-то внешних обстоятельств вдруг расширилась кормовая база данного вида или ослабли факторы, препятствовавшие его расселению. Так случилось, например, в XIX–XX веках с колорадским жуком: этот специализированный поедатель растений семейства пасленовых родом из северо-восточной Мексики за полтора столетия захватил почти всю Северную Америку и широкую полосу Евразии от Гибралтара до Японского моря, поскольку на всей этой территории уже существовали обширные плантации его кормового растения — картофеля. То же самое происходит на наших глазах с борщевиком Сосновского: это кавказское растение, произраставшее на границе горных лесов и альпийских лугов (и занимавшее там настолько скромное место, что, несмотря на свой исполинский для травянистого растения размер и весьма характерный внешний облик, стало известно науке только в 1940-х годах), было необдуманно завезено в среднюю полосу России в качестве кормовой культуры — и ныне превратилось в настоящее бедствие на огромной и продолжающей расширяться территории. В последние несколько веков подобных явлений стало особенно много из-за деятельности человека, но с какой-то частотой они происходят и без его помощи — достаточно вспомнить, например, к каким изменениям ареалов многих северо- и южноамериканских видов привело возникновение несколько миллионов лет назад Панамского перешейка.

Но именно потому, что северцовский биологический прогресс может соотноситься с эволюционными изменениями как угодно (вплоть до полного отсутствия последних), для нашей темы он не очень интересен. Так что обратимся к прогрессу морфофизиологическому — тем более что разработка этого понятия и составляет главное содержание концепции Северцова.

Согласно этой концепции, все возможные модусы эволюции в интересующем нас аспекте делятся на три неравные категории — которые Северцов и назвал теми самыми словами: ароморфоз, идиоадаптация и дегенерация. Ароморфоз — это и есть путь морфофизиологического прогресса, эволюционные изменения, при которых организм усложняется. Противоположный путь, связанный с упрощением строения организма и редукцией части его функциональных систем, — дегенерация, она же морфофизиологический регресс. А идиоадаптация — это широчайшее поле частных приспособлений, при которых общая организация не претерпевает сколько-нибудь значительных изменений[269]. Если изобразить это графически, то получится тот самый кусочек «лестницы существ» из трех ступенек, где эволюционные ветви могут прыгать вверх, спускаться вниз или разбегаться в горизонтальной плоскости.

Следуя исторической правде, нужно сказать, что в схеме Северцова исходно был и четвертый модус — уже знакомый нам ценогенез, то есть выработка приспособлений, полезных для зародыша или личинки, но ненужных взрослой форме и отсутствующих у нее (см. главу 13). Ценогенез как самостоятельный эволюционный путь присутствует и в последнем прижизненном издании «Главных направлений», вышедшем за два года до смерти автора, однако некоторые источники утверждают, что позже Северцов сам отказался от выделения его в отдельное направление, поскольку оно сделано по совсем другим основаниям, нежели разделение трех остальных: это примерно то же самое, что к делению всех водных растворов на кислые, нейтральные и щелочные добавить категорию «окрашенные». Как бы то ни было, ценогенез как отдельный модус эволюции в северцовской модели не прижился — она осталась трехчленной, что сильно облегчило и ее понимание, и графическое изображение.

Получившаяся в итоге схема выглядит стройно и убедительно. В самом деле, любые эволюционные преобразования в любых группах организмов можно рассмотреть с точки зрения того, как они влияют на уровень организации. И понятно, что они могут либо повышать его, либо понижать, либо оставлять как есть — четвертого не дано. К тому же схема Северцова выглядела свободной от порока, характерного едва ли не для всех рассуждений на тему эволюционного прогресса — склонности (осознанной или бессознательной) оценивать «прогрессивность» по степени близости тех или иных существ к нам самим. Если мерило прогресса — сложность строения как таковая, то более прогрессивные формы вовсе не обязаны быть более человекоподобными. Эволюция сосудистых растений от споровых к голосеменным и далее к цветковым несомненно сопряжена с усложнением строения (прежде всего, конечно, органов размножения, но не только), однако орхидея ни внешне, ни генетически не больше похожа на человека, чем елка или хвощ. Правда, при таком подходе совершенно невозможно сравнить степени прогрессивности организмов, принадлежащих к отдаленным друг от друга ветвям — не только орхидеи с человеком, но и, скажем, пчелы с осьминогом. Но это не очень дорогая плата за избавление от антропоцентризма — в конце концов, что нам могли бы дать такие сравнения? Нам бы внутри каждой ветви в отдельности разобраться — кто там примитивный, кто прогрессивный, кто вторично упрощенный.

Однако если не ограничиваться некоторым числом парадных примеров, а попытаться все (или хотя бы все крупные) эволюционные изменения в истории жизни на Земле разложить по северцовским категориям, то сразу начинаются трудности. Эти категории выделены по тому, как они влияют на «уровень организации» — то есть на сложность строения организма. Но как ее сравнивать у разных организмов — пусть даже и в пределах одной ветви? Скажем, преобразование парных плавников рыб в конечности четвероногих — это «повышение уровня организации»? Любой непредвзятый человек скажет: да, безусловно. Такое преобразование неизбежно включает в себя усложнение скелета, дифференциацию его элементов, усложнение мышечного аппарата, резкий рост числа степеней свободы в опорно-двигательном аппарате (что требует более сложного и тонкого нервного управления им) и т. д. В общем, вроде бы явный ароморфоз. Но тогда как расценивать то, что произошло со змеями (а также червягами, амфисбенами, безногими ящерицами и т. д.)? Они даже не вернули свои конечности к исходному состоянию рыбьих плавников, а просто утратили их начисто. Элементарная логика требует считать это примером дегенерации — но вряд ли хоть один вменяемый зоолог рискнет утверждать, что змеи более низко организованы, чем их родственники-ящерицы и уж тем более — чем тритоны и саламандры.

Сам Северцов в качестве критерия более высокой организации указывал повышение «общей энергии жизнедеятельности», то есть, говоря современным языком, интенсивности метаболизма. Интуитивно вроде бы так и должно быть. Однако уже знакомый нам рачок щитень (см. главу «Стабилизирующий отбор: марш на месте») обладает самым высоким уровнем обмена из всех ракообразных, для которых этот показатель был измерен. Причины понятны: обитателю эфемерных луж нужно как можно скорее пройти весь жизненный цикл от яйца до откладки собственных яиц, а стремительное развитие требует весьма интенсивного метаболизма. Но при этом щитень, морфологическое строение которого, как мы помним, не менялось двести миллионов лет, — одно из самых архаичных из ныне живущих ракообразных. Какой уж там прогресс!..

Среди критериев, позволяющих считать то или иное эволюционное приобретение ароморфозом, предлагался и такой: ароморфоз должен оказывать определяющее влияние на весь облик организма в целом; все органы и системы должны подстраиваться под ароморфные новшества, гармонизироваться с ними. Кроме того, ароморфоз должен позволять пошедшей по этому пути группе не просто достигать успеха (биологического прогресса), но осваивать новые экологические ниши и адаптивные зоны. Так, например, у птиц к задаче полета приспособлены не только превратившиеся в крылья передние конечности, но и все остальные черты организма — от общей архитектуры скелета и расположения мышц до структуры костей, от дополнительных полостей в теле (воздушных мешков) до походки. И конечно же, способность к полету позволила птицам освоить целый ряд адаптивных зон и занять множество экологических ниш, в которых они либо имеют явное преимущество, либо вообще находятся вне конкуренции.

Но пытаясь применить этот критерий к другим группам, мы наталкиваемся, скажем, на круглых червей — нематод. Чертой, определившей все строение и физиологию этого типа животных, стало усиленное развитие в их покровах кутикулы — плотной оболочки, лишенной живых клеток и почти непроницаемой для любых веществ. Гибкая, прочная и химически инертная оболочка позволила нематодам освоить весьма разнообразные местообитания: почву, поверхность и толщу морского и речного дна, поверхность водорослей, различные ткани растений, животных и других существ, включая одноклеточных. Разные виды нематод (а их известно сегодня десятки тысяч, и есть основания думать, что это только макушка айсберга) могут быть хищниками, поедателями мертвой органики, внутренними паразитами. Свободноживущая нематода Halicephalobus mephisto обитает в шахтных водах (температурой почти 50 °C и с очень низким содержанием кислорода) вплоть до глубины 3,6 км — это абсолютный рекорд погружения в недра Земли для многоклеточных организмов. Мощная кутикула определяет всю «архитектуру» и физиологию организма нематод: у этих червей нет мерцательного эпителия, в кожно-мышечном мешке отсутствуют кольцевые мышцы (поэтому нематоды даже в плотных средах двигаются не так, как, скажем, дождевые черви, а волнообразно изгибая тело), им пришлось «изобрести» особые, ни у кого больше не встречающиеся органы выделения. Все нематоды имеют веретенообразную форму (варьирует только соотношение длины и толщины — от длинной нити, на которой почти незаметно, что она утолщается к середине, до пропорций лимона), и эта нехитрая конструкция оказывается пригодной для существ, длина которых различается в сто тысяч раз: самые мелкие современные нематоды имеют длину около 80 микрон, самая крупная достигает 8,4 метров.

Так что же, кутикула нематод — ароморфоз? Вряд ли кто-то из эволюционистов, оперирующих северцовскими понятиями, согласится с таким утверждением. При всей своеобразной гармоничности и универсальности своей конструкции нематоды не отличаются какой-то принципиально более высокой сложностью по сравнению с другими группами червеобразных существ. Но что еще важнее — эта конструкция не способствует дальнейшей прогрессивной эволюции. Наоборот, будучи по-своему совершенной, она плохо совместима с любыми принципиальными преобразованиями. Собственно, сама однотипность строения нематод (при огромном видовом и экологическом разнообразии) показывает, насколько трудно эволюции трансформировать эту конструкцию во что-то существенно иное. Это проявляется, например, в удивительном однообразии способов передвижения нематод: почти все они, в какой бы среде ни обитали, передвигаются посредством уже упомянутых волнообразных движений тела. Единственное эволюционное новшество в этой группе — локомоция так называемых шагающих нематод: некоторые морские нематоды, живущие в приливно-отливной зоне или на песчаном дне, приобрели способность «ходить» наподобие гусеницы-землемера, используя выросты кутикулы (щетинки или адгезивные трубочки). Эффективность такого передвижения оставляет желать много лучшего — но ничего другого принципиальный план строения нематоды, видимо, не позволяет.

Мало того — хотя нематоды безусловно принадлежат к билатеральным (двусторонне-симметричным) животным, в их строении проглядывают некоторые признаки радиальной симметрии — причем не унаследованные от каких-то древних предков, а возникшие заново. Это уж не лезет совсем ни в какие ворота: в эволюционной морфологии прогрессивность двусторонней симметрии по сравнению с радиальной — одна из немногих истин, с которыми согласны вообще все авторы, оперирующие понятием «прогрессивность». С учетом этого даже отдельные признаки перехода от двусторонней симметрии к радиальной неизбежно должны рассматриваться как указание на эволюционный регресс.

Специально для таких изменений, не соответствующих ни критериям ароморфоза, ни критериям идиоадаптации, эволюционные морфологи северцовской школы ввели понятие эпектоморфоза (или эпектогенеза). Эпектоморфоз — это эволюционное приобретение, оказывающее сильное (порой решающее) влияние на строение организма в целом, но при этом не меняющее существенно уровень его организации (который, правда, не очень понятно, как измерить). Примерами эпектоморфозов можно считать, в частности, морфологические изменения, произошедшие с морскими млекопитающими (ластоногими, сиренами, китами) в связи с их переходом к водному образу жизни или обретение другой группой млекопитающих — рукокрылыми — способности к активному полету[270]. Но и введение этого дополнительного модуса не снимает всех трудностей в приложении северцовской схемы к реальным эволюционным событиям.

Традиционно считается, например, что одним из важнейших ароморфозов в эволюции позвоночных было развитие легких — органа воздушного дыхания, обеспечившего своим обладателям возможность обитания на суше, а позже позволившего некоторым из их потомков повысить уровень обмена веществ и перейти к теплокровности. Однако само по себе обладание легкими отнюдь не означает, что данная группа животных двинется по этому пути. Легкие возникли у определенной группы рыб, обитавшей в заморных или пересыхающих водоемах, как дополнительный орган дыхания — то есть как типичная идиоадаптация, частное приспособление к весьма специфическим условиям обитания, ничего принципиально не меняющее в общем строении организма. (Свидетельством этого служат современные двоякодышащие рыбы — в целом довольно примитивные, но обладающие легкими, которые по своей эффективности не уступают легким некоторых амфибий.) Позднее некоторые из этих рыб дали начало первым наземным позвоночным — амфибиям, для которых легкие стали основным органом дыхания. Легочное дыхание (наряду с передвижением на четырех конечностях) определило все характерные черты строения тела земноводных (вплоть до широкой и плоской «лягушачьей» морды — тот механизм нагнетания воздуха в легкие, которым пользуются амфибии, требует именно такого строения лицевого черепа) и открыло для них доступ в новую обширную адаптивную зону. Однако при этом трудно указать признаки, которые позволили бы сказать, что организм амфибии качественно сложнее организма продвинутой костной рыбы. Как мы помним, для таких эволюционных шагов, сильно влияющих на все строение организма, но не приводящих к его заметному усложнению или упрощению, предусмотрено понятие эпектоморфоза.

При этом легочное дыхание оказалось для амфибий своеобразной эволюционной ловушкой. Дело в том, что для нагнетания воздуха в легкие амфибии используют особый подъязычный аппарат, приводящий в движение нижнюю стенку ротоглоточной полости. При опускании этой стенки ротоглоточная полость расширяется, и воздух всасывается в нее через ноздри; затем ноздри закрываются клапанами, стенка идет вверх, и воздух проталкивается в легкие. (Все, наверно, видели, как у сидящей лягушки колышется «горло».) Такой способ нагнетания воздуха налагает определенные ограничения на дыхание (в частности, не позволяет дышать, когда рот открыт) и не позволяет полностью обновлять воздух в легких. Что сильно ограничивает эффективность снабжения организма кислородом, но еще сильнее — эффективность удаления углекислоты. Амфибиям приходится сохранять альтернативный путь газообмена — через кожу. А это не только исключает развитие в коже приспособлений, препятствующих испарению воды, но и прямо требует, чтобы кожа постоянно оставалась влажной. Таким образом, амфибии оказываются жестко привязанными к берегам водоемов и влажным местообитаниям. В то же время ограничения, налагаемые таким механизмом закачки воздуха, делают бессмысленным совершенствование самих легких — зачем повышать производительность установки, если нет возможности увеличить подачу сырья? Как мы помним (см. главу 15), целое семейство саламандр и вовсе утратило легкие, полагаясь целиком на кожное дыхание.

Все изменилось, когда некоторым амфибиям удалось приспособить для всасывания воздуха ребра и межреберные мышцы. Это сразу открыло путь к совершенствованию легких и повышению эффективности их работы — что позволило отказаться от кожного дыхания, а это в свою очередь сняло эволюционный запрет на сложную многослойную кожу, успешно противостоящую не только бесконтрольному испарению, но и большинству инфекций. Появилась возможность сформировать принципиально новые почки, экономящие воду. Сосредоточение всего газообмена в легких создало предпосылки для полного разделения кругов кровообращения — что и было впоследствии реализовано предками млекопитающих и птиц, а возможно, и другими продвинутыми группами рептилий. На этом этапе преобразования легких выглядят явной составной частью серии ароморфозов, приведших к возникновению сначала первых по-настоящему наземных позвоночных — рептилий, — а затем и «образцово прогрессивных» групп — млекопитающих и птиц.

Нам ничего не остается, как (вслед за учеником А. Н. Северцова — профессором Борисом Степановичем Матвеевым) признать, что в одной и той же эволюционной ветви один и тот же орган может быть и идиоадаптацией, и эпектоморфозом, и ароморфозом. Но это означает, что в момент его появления у эволюционирующей группы невозможно сказать, какую роль он сыграет в дальнейшей эволюции. То есть на этой стадии возможное начало ароморфоза неотличимо от одной из множества идиоадаптаций — различение этих модусов возможно только задним числом. Это прямо признают даже современные приверженцы северцовского подхода. Так, например, видный эволюционный морфолог профессор Николай Николаевич Иорданский прямо пишет: «Необходимо отметить, что все указанные формы эволюционных преобразований организмов (аро-, эпекто-, алло- и катаморфозы) определяются как таковые лишь в масштабе макрофилогенеза, когда приспособительный характер эволюционных изменений и их значение для организма как целого становятся вполне очевидными. На уровне же микроэволюции <…> их дальнейшая эволюционная судьба и значение для организма, как правило, еще недостаточно ясны. Поэтому целесообразнее вообще не употреблять указанные термины для обозначения микроэволюционных изменений и использовать их лишь на макроэволюционном уровне». К этому остается добавить, что поскольку мы можем изучать лишь те макроэволюционные процессы и события, которые уже свершились, сказанное означает неприменимость перечисленных понятий к наблюдаемой эволюции и тем более — к эволюционным прогнозам.

Есть такой старый еврейский анекдот: хелемского[271] раввина спросили, какие великие люди родились в его городе. «Великие люди? — удивился мудрец. — За те тридцать лет, что я служу здесь раввином, в городе рождались только маленькие дети!». Почтенный ребе был совершенно прав: не существует признаков, по которым в новорожденном младенце можно угадать будущего гения или хотя бы знаменитость. Священные книги и предания могут сколько угодно рассказывать о чудесах и знамениях, сопровождавших появление на свет того или иного спасителя мира, но в реальном мире великие люди в колыбели ничем не отличаются от своих вполне заурядных сверстников. Потому что для того, чтобы вписать свое имя в историю, мало родиться с определенными наследственными задатками. Нужно вырасти в условиях, так или иначе обеспечивающих развитие этих задатков. Нужно угадать свое предназначение и избрать именно то дело, в котором природный дар проявится максимально. Наконец, нужно, чтобы обладателю таланта повезло родиться в подходящую эпоху в соответствующем обществе и социальном слое. Кто знает, сколько потенциальных великих кинорежиссеров родились и прожили жизнь задолго до изобретения кинематографа? Сколько возможных великих ученых никогда даже не слыхали о существовании науки? Сколько людей с задатками великих полководцев никогда не имели возможности командовать войсками на реальной войне?

Нечто подобное, видимо, имеет место и в эволюции: те черты, с формирования которых начиналась эволюционная история важнейших и славнейших групп организмов, первоначально были обычными частными приспособлениями — часто к очень специфической и узкой среде обитания, как легкие и «ходильные плавники» древних рыб, ставших предками амфибий. Уже знакомый нам палеоботаник Валентин Красилов как-то высказался в том смысле, что будь динозавры разумными и будь у них развита зоология и палеонтология, они бы уверенно сказали, что млекопитающие с их в общем-то примитивной полуамфибийной базовой организацией, экзотическим способом выкармливания потомства и узкой экологической нишей — это несомненный эволюционный тупик. Добавим от себя: и у разумных динозавров были бы все основания для такого вывода. Как известно, млекопитающие сформировались примерно одновременно с динозаврами — в самом начале мезозойской эры, в триасовом периоде. Но на протяжении почти всего мезозоя они — со всеми их прогрессивными чертами — занимали довольно скромное и практически не менявшееся положение в тогдашней биосфере, да и морфологически были довольно однообразны. И если бы не бурные события середины — второй половины мелового периода (см. главу 14), случившиеся по не зависевшим от них причинам, они никогда не стали бы тем, чем они являются в наше время.

С учетом сказанного не приходится удивляться, что в современной эволюционной литературе понятия «прогрессивная эволюция», «прогрессивные формы» используются довольно ограниченно. «Прогрессивными формами» часто называют просто формы продвинутые, то есть те существа из данной группы, которые наиболее отличаются (неважно, в какую сторону) от ее общего предка. «Прогрессивную эволюцию» некоторые англоязычные словари и энциклопедии считают просто синонимом ортогенеза — одной из недарвиновских эволюционных концепций, бытовавших в конце XIX — первой половине XX века в основном в палеонтологии. Время от времени появляются книги, пытающиеся вернуть идею прогресса в эволюционный дискурс, но в целом она остается маргинальной для современной эволюционной биологии.

Правильно ли такое отношение и можно ли считать его окончательным вердиктом? Не знаю. Как мы помним, если все предложенные доказательства теоремы оказываются несостоятельными, это еще не означает ошибочности самой теоремы. Никто пока не доказал некорректности и бесплодности самой идеи эволюционного прогресса. С другой стороны, если наука не может сказать ничего определенного на эту тему — ей лучше и в самом деле взять паузу до лучших времен.

Пока эволюционная биология определялась со своим отношением к идее прогресса, эта идея успела изрядно выйти из моды в философии и в общественном мнении, так что сегодня этот контекст дарвинизма не очень актуален. Но теория эволюции имеет и другие общемировоззренческие аспекты. И едва ли не самый «вечный» из них — вопрос о ее этической стороне.

Практически каждое более-менее цельное изложение теории эволюции — будь то учебник или популярная книжка — завершается главой о происхождении и эволюции нашего собственного вида — Homo sapiens. Честное слово, я довольно долго надеялся избавить себя от этой повинности. Во-первых, хотя в нашей эволюционной истории немало волнующих загадок и парадоксов, с точки зрения механизмов эволюции (а моя книга посвящена в основном им) она ничего особенного собой не представляет:

людьми нас сделали все те же силы, что сделали медведя медведем, ландыш ландышем и шампиньон шампиньоном. Никаких уникальных факторов или хотя бы их уникальных сочетаний в нашем прошлом не было. Во-вторых, в последние годы русскоязычному читателю предложен целый ряд книг и иных источников, где история становления человека рассказана куда глубже и полнее, чем я могу это сделать в данной книге. Среди них нужно назвать в первую очередь прекрасный двухтомник антрополога Станислава Дробышевского «Достающее звено» — общедоступный и в то же время профессиональный рассказ обо всем долгом эволюционном пути от возникновения первых эукариот до появления нашего вида (естественно, «человеческой линии» и истории собственно рода Homo там отведено гораздо больше места, чем всем прочим сюжетам, вместе взятым). Не менее интересен двухтомник Александра Маркова «Эволюция человека», также посвященный происхождению человека, но рассматривающий этот вопрос в несколько ином контексте. Читателю, желающему знать, что сегодня наука знает и думает о происхождении человека, можно брать любую из этих книг — но лучше прочесть обе. Дополнительную информацию о некоторых нетривиальных сторонах нашей эволюционной истории можно почерпнуть из увлекательных книг Леонида Вишняцкого и Марины Бутовской. Название книги Светланы Бурлак «Происхождение языка» само говорит о ее тематике, но я добавлю, что эта книга — редкий пример гармоничного и плодотворного сочетания гуманитарного и биологического знания, позволяющего автору приоткрыть завесу над самой, наверное, загадочной особенностью нашего вида. Людям, предпочитающим не длинное обстоятельное повествование, а ответы на конкретные вопросы, следует обратить внимание на великолепный сайт «Антропогенез. ру», создаваемый усилиями многих специалистов, но прежде всего — журналиста Александра Соколова и уже упомянутого ученого-антрополога Станислава Дробышевского. Там любознательные наверняка найдут немало таких ответов (а также узнают многое о том, о чем им не приходило в голову спросить). Наконец, для тех, кому чтение книжек или текстов на сайте кажется слишком скучным, есть красочные, хорошо снятые сериалы «Би-Би-Си». Может быть, они несколько простоваты и дидактичны, но в смысле сообщаемых фактов им вполне можно верить.

И тем не менее чем дольше я работал над книгой, тем яснее мне становилось, что совсем уклониться от этой темы мне не удастся. Такая «фигура умолчания» создавала бы впечатление, что автор по каким-то причинам не решается обозначить свою позицию в вопросе, вокруг которого сломано, вероятно, больше копий, чем вокруг любой другой эволюционной проблемы. Поскольку одна из целей, ради которых я взялся за эту книгу, — разбор всевозможных недоразумений, недопонимания, устойчивых мифов и прямой дезинформации, я никак не могу обойти область, наиболее пострадавшую от этого интеллектуального мусора.

Сегодня на любознательного человека, желающего самостоятельно разобраться в проблеме собственного происхождения, вываливается огромное число сногсшибательных утверждений. Что человек произошел от пришельцев с далеких звезд. От бестелесного духа, который за миллиарды лет плавания в астрале оброс материей, как корабль ракушками, и в итоге осел на Землю. От великанов десятиметрового роста (у которых при этом вопреки всем законам физики пропорции тела были такими же, как у современных людей). От никем никогда не виданных водоплавающих обезьян. Наконец, что он вообще ни от кого не происходил, а был создан искусственно — то ли богом-демиургом на шестой день творения мира, то ли опять-таки пришельцами, не уступающими демиургу в могуществе[295].

Конечно, значительная часть этой впечатляющей коллекции нелепых выдумок, высосанных из пальца «теорий» и прямого вранья создана усилиями активных пропагандистов креационизма (а также доморощенных гениев, которым вдруг захотелось совершить научную революцию в какой-нибудь совершенно незнакомой им области). Почему сегодня, после всех успехов науки и просвещения, столько людей предпочитает явную выдумку достоверному знанию — вопрос интересный, но отдельный, не входящий в предмет данной книги[296]. Но и от людей, ориентирующихся в своем мировоззрении на науку, нередко приходится слышать вопросы типа «А правда, что последние находки антропологов не подтверждают происхождение человека от обезьяны?», «А правда, что „недостающее звено“, переходная форма между человеком и обезьяной, так и не найдено?», «А правда, что питекантропа (синантропа, Люси — нужное подчеркнуть) на самом деле не было, а его останки — подделка „первооткрывателей“?» и т. п.

Поэтому мне, как и всем моим предшественникам, придется хотя бы в самом кратком и сжатом виде изложить то, как представляет себе сегодняшняя наука происхождение человека и его отношения с живыми и ископаемыми родственниками. Но еще до того нам придется разобраться с вопросом, который на первый взгляд относится скорее к филологии, чем к биологии.

Человек произошел от обезьяны!

Несколько лет назад один блогер захотел составить представление о мировоззрении читателей своего блога и предложил их вниманию небольшой опрос. Среди вопросов, на которые он просил ответить, был и пункт о происхождении человека, а среди вариантов ответа — «Человек произошел от обезьяны».

Естественно, читатели блога могли не только ответить на вопросы, но и оставить свои комментарии к опросу. И по крайней мере пять человек, не сговариваясь, попеняли автору на эту формулировку: так, мол, нельзя говорить, это неграмотно, надо было написать «…от общих с обезьянами предков». Интересно, что среди авторов подобных упреков не было ни одного оскорбленного в лучших чувствах креациониста или совсем уж невежественного в биологии человека.

Я попытался выяснить, чем же так режет глаз первоначальная формулировка, что ее невозможно стерпеть даже в чужом тексте, причем совершенно неофициальном, по сути дела — в частном разговоре. Ответы в основном были «нам давали именно такую формулировку» (и требовали отвечать именно так), «формулировка „общий предок“ заняла свое место в матрице моих знаний» и т. д. Единственный рациональный аргумент сводился к тому, что формулировка «от обезьяны» создает впечатление, что человек произошел от какого-то из рецентных (то есть ныне живущих) видов обезьян, а это, разумеется, не так[297].

Сама по себе эта логика — «не надо говорить правду, а то ее могут не так понять» — удивительна и непостижима. Мы привычно говорим «цветковые растения произошли от голосеменных» — и не боимся, что кто-то поймет это так, будто предком цветковых была елка, сосна или модное сегодня дерево гинкго. Не вызывают недоумения фразы типа «птицы произошли от рептилий», «земноводные произошли от рыб» или даже «ластоногие произошли от хищных» и «китообразные произошли от парнокопытных»: никто не заключает из этого, что предок дельфина — корова. И только когда речь идет о происхождении человека, слово «обезьяна» почему-то непременно должно отсылать к современным видам.

Наверное, на этом не стоило бы заострять внимание, но беда в том, что миролюбивая формулировка «…от общих с обезьянами предков» обладает двумя тяжелейшими и неустранимыми пороками: во-первых, она содержит совершенно ложную пресуппозицию, а во-вторых, начисто лишена смысла.

Наверное, первый тезис требует некоторых пояснений. Пресуппозицией в филологии называют утверждение, не высказанное в тексте прямо, но подразумеваемое самим его построением. Пресуппозицию как художественный прием часто используют в шутках и юмористической литературе — фраза «звучит музыка и произведения советских композиторов» вызывает смех именно тем, что из самой ее грамматической структуры следует: «произведения советских композиторов» музыкой считать нельзя. Но если в данном случае всем понятно, что это шутка, то в других обстоятельствах пресуппозиция может стать средством злонамеренной дезинформации. Известный филолог Ирина Левонтина приводит такой пример: представим себе, что некий журналист написал о некоем политике «г-на NN не выбрали в Думу». Такая формулировка подразумевает, что NN в Думу баллотировался. И если это не так, фраза журналиста вводит читателей в заблуждение, хотя в ней нет ни слова лжи. По словам Левонтиной, это может стать достаточным основанием для судебного иска: NN может обвинить журналиста и издание в распространении заведомо ложных сведений. И, по мнению Левонтиной, добросовестный филолог, будучи привлечен к этому делу в качестве эксперта, обязан будет поддержать истца. Не берусь судить, насколько справедливо последнее утверждение, но что подобные пресуппозиции вводят читателя в заблуждение не хуже прямой лжи — бесспорный факт, понимать который можно и не будучи филологом.

Если глянуть теперь на фразу «человек произошел от общих с обезьянами предков», то невозможно не заметить, что она содержит в качестве пресуппозиции утверждение, что эти таинственные «общие предки» не были обезьянами. (Еще резче эта пресуппозиция выражена в формулировке «не от обезьяны, а от общих предков с обезьянами», которую обычно используют, поправляя якобы некорректное «…от обезьяны».) Между тем это очевидная неправда и нелепость: конечно же, общие предки человека и его ближайших ныне живущих родственников были обезьянами — как бы ни понимать слово «обезьяна».

Разумеется, если спускаться вниз по нашему родословному древу — от общих предков с человекообразными к общим предкам с мартышковыми и т. д. — то рано или поздно мы дойдем до таких наших предков, которые обезьянами не были. Но это лишь подчеркивает другой порок благочестивой фразы про «общих с обезьянами предков» — ее полную бессодержательность. Замените в этой резиновой формулировке «обезьян» на название любого другого живого существа, — справедливость ее нисколько не пострадает. Мы можем с полным основанием сказать, что «человек произошел от общих предков с ежами», «…от общих предков с ужами», «…от общих предков с чумной палочкой» — и все это будут совершенно справедливые утверждения: ведь для любых двух живых организмов где-то в глубине времен обязательно отыщутся общие предки[298]. Заменив слишком наглядную «обезьяну» на туманных «общих предков», мы превратили конкретное и содержательное утверждение о происхождении человека в смешную банальность, наподобие реплики персонажа Джерома: «У вас была мать!». Разумеется, эту сентенцию нельзя понять неправильно — поскольку ее нельзя понять вообще.

Тем не менее грамотные, образованные, трезвомыслящие люди не только продолжают повторять эту бессмысленную фарисейскую фразу, но и пытаются заменять ею точные и содержательные формулировки в чужих текстах. А школьнику, сказавшему на уроке, что человек произошел от обезьяны, чересчур ревностный педагог может и оценку снизить.

Вопрос о причинах такого рвения приходится оставить психологам. Неужели мысль о предке-обезьяне так невыносима даже сегодня, спустя полтора века после обнародования теории Дарвина? Даже согласившись признать свое родство с обезьянами, настырное массовое сознание цепляется за возможность представить это родство хотя бы не прямым. Пусть, мол, между нами и ими будет еще хоть кто-нибудь. Ну хотя бы пустое место, риторическая фигура, создающая впечатление, что там кто-то есть. Или в каждом из нас живет маленькая девочка из воспоминаний протоиерея Михаила Ардова, которая гордо просветила почтенного епископа, что «человек произошел от обезьяны», но горько расплакалась, услышав в ответ: «Твою маму как зовут? Наташа? Ну, передавай привет своей Наталье Обезьяновне!»?

Справедливости ради необходимо добавить, что утверждение «человек произошел от обезьяны» тоже содержит некоторую пресуппозицию, как бы намекая, что человек, став человеком, перестал быть обезьяной. Разумеется, это, строго говоря, неверно: несмотря на то, что человек обладает целым рядом уникальных черт (в том числе чисто биологических), его принадлежность к обезьянам не подлежит сомнению. Так что строго корректной была бы формулировка «человек произошел от другого вида обезьян» или какая-нибудь подобная[299].

Но не будем углубляться в эти дебри — вот это уж точно вопросы не биологии, а филологии. В конце концов, сегодня слово «обезьяна» не имеет строго систематического значения[300]. И коль скоро в массовом сознании логическое отношение «человек — обезьяна» воспринимается не как родо-видовое, а как альтернативное, в рамках такого восприятия утверждение «человек произошел от обезьяны» безусловно справедливо.

Ну а теперь давайте вкратце вспомним, от каких именно обезьян и через какие «недостающие звенья» мы произошли, где и когда это имело место и как вообще случилось.

Краткий курс выхода в люди

Как просто и ясно было все в школьном учебнике нашей юности!

Человекообразные обезьяны и ископаемые существа послушно выстраивались на его странице в правильный ряд. У каждого участника этого парада осанка была немного прямее, череп — немного больше, а челюсти — короче, чем у его предшественника. Замыкал (или, наоборот, возглавлял) эту колонну, разумеется, венец творения — Homo sapiens, обладатель самого большого мозга, самой прямой спины и самых маленьких челюстей.

Сегодня эта знаменитая картинка более популярна у карикатуристов, чем у ученых. За последние 25–30 лет наука о происхождении человека — палеоантропология — узнала больше нового, чем за все предыдущие 100 лет своего существования. Редкий год проходит без открытия новых ископаемых предков и родственников человека. Общее число известных науке видов гоминид (так называют представителей человеческой эволюционной ветви) перевалило за два десятка, причем некоторые из этих видов представлены многими сотнями экземпляров. Не говоря уж о находках известных форм в тех местах и временны́х слоях, где их прежде не находили, о сопутствующих находках (орудий, следов огня и т. п.) и об успехах смежных наук — от исследований поведения человекообразных обезьян до сравнения ДНК человека и его родственников.

С одной стороны, такое обилие новых знаний не может не радовать, с другой — новые факты не столько проливают свет на старые загадки, сколько норовят загадать новые. Уже ясно, что биологическая история человечества мало походила на трамвайный маршрут с единственной колеей и несколькими промежуточными станциями. В ней было множество зигзагов, развилок, тупиковых ветвей и параллельных линий.

В общих чертах эволюционную историю человека ученые сегодня представляют примерно так. Давным-давно, около 20 миллионов лет назад, жили проконсулиды — примитивные человекообразные обезьяны. Они обитали в тропических лесах Старого Света, которые в ту пору покрывали гораздо более обширные пространства, чем сегодня — почти всю Африку, огромные территории в Азии и даже южную Европу и Закавказье. Про диету и образ жизни этих древних обезьян сегодня можно только гадать, но, вероятнее всего, они были существами стайными, дневными и неспециализированными в еде. Проще говоря, ели все, что легко добыть и переварить: фрукты, орехи, насекомых, яйца, при случае — мелких позвоночных и т. д. Их жизнь была тесно связана с деревьями, но немалую часть времени они проводили и на земле. Проконсулиды жили на разных континентах, но к нашей истории имеют отношение только африканские.

Цепочка событий, приведшая в конечном счете к нашему появлению, начинается с изменений климата. Около 15 миллионов лет назад климат Африки начал становиться суше. На большей части континента, а особенно на востоке его — между Индийским океаном и великими африканскими озерами — массивы влажных тропических лесов стали постепенно сокращаться. Во владениях обезьяньих стай незаметно появились проплешины, через которые нельзя было перебраться по веткам — нужно было спускаться на землю. Постепенно таких мест становилось все больше, бескрайний когда-то лес распадался на тающие островки, и обезьянье население, не покидая родных мест, в конце концов очутилось в саванне, покрытой травой, кустарником и редкостойными сухими рощами. Впрочем, это происходило не везде — на западе Африки лес оставался лесом, и тамошние обезьяны продолжали жить в привычных условиях. Так около 7 миллионов лет назад разошлись эволюционные пути наших предков и предков наших ближайших современных родичей — африканских человекообразных обезьян.

Практически сразу после этого произошло еще одно важное изменение — «саванновые» человекообразные перешли к передвижению на двух ногах. Это, впрочем, не повлекло за собой быстрого «очеловечивания» — во всех остальных отношениях они оставались обезьянами. Тем не менее выходцы из леса успешно освоили жизнь в открытых ландшафтах, широко расселившись по саваннам и образовав целый букет форм. Самые древние из известных сегодня — это сахелянтроп (живший 7 млн лет назад) и оррорин (6,5 млн). К более поздним временам (5,5 и 4,4 млн лет назад) относятся останки двух видов ардипитеков. Еще позже (начиная с 4,2 млн лет назад) на сцену выходят австралопитеки — несколько похожих друг на друга видов, эволюционные связи между которыми не вполне понятны. Именно к одному из видов этой группы — Australopithecus afarensis — принадлежала знаменитая Люси. Впрочем, в широком смысле австралопитеками называют не только представителей рода Australopithecus, но и их ближайших родственников — плосколицего кениантропа и массивных, обладавших сверхмощными челюстями парантропов. Несмотря на горделивый корень «антроп» в некоторых родовых названиях, все они оставались не более чем прямоходящими обезьянами.

Однако не позднее 2,3 млн лет назад в Восточной Африке от одного из видов австралопитеков отпочковывается новая форма. Главное ее отличие — заметно увеличенный объем мозга: если у австралопитеков он был таким же, как у всех предшествовавших им форм (в среднем около 450 кубических сантиметров), то у нового существа он превышал 600 куб. см и продолжал увеличиваться в процессе дальнейшей эволюции. Обладатель такого мозга получил научное имя Homo habilis — «человек умелый». Гордое Homo в качестве родового имени, помимо всего прочего, означает, что этих существ (и всех их потомков) ученые причисляют уже не к обезьянам, а к людям. Хотя реальные различия между ранними хабилисами и поздними австралопитеками не так уж велики[301].

В дальнейшем события развиваются быстрее. Уже около 1,9 млн лет назад всё там же, в Восточной Африке, появляются потомки хабилисов — так называемые архантропы, или эректусы. У ученых нет единого мнения о том, сколько биологических видов кроется за этим термином. Одни объединяют всех архантропов в один вид Homo erectus — широко распространенный и весьма изменчивый. Другие выделяют ранние африканские находки в отдельный вид Homo ergaster. Третьи считают необходимым придать видовой статус европейским эректусам — Homo antecessor и Homo heidelbergensis (впрочем, для этого надо сначала решить, считать ли их разными видами или одним). Собственные латинские названия имеют и некоторые другие представители этой группы ископаемых гоминид. Но все ученые согласны с тем, что эректусы — сколько бы их там ни было — представляют собой не просто новую форму, но новую ступень «очеловечивания» по сравнению с хабилисами. Они окончательно распрямились (слово erectus и означает «выпрямленный»), научились пользоваться огнем, их размеры были гораздо крупнее, чем у хабилисов, а объем мозга достигал 800–1000 куб. см. И именно эректусы первыми из гоминид вышли за пределы Африки, расселившись от Британских островов до Индонезии. Кстати, индонезийский эректус — это то самое существо, которое широко известно под устаревшим и не вполне корректным именем «питекантроп». Вопреки расхожим выдумкам никто его не «отменил» и не «разоблачил» — наоборот, в той же местности, где в 1891 году Эжен Дюбуа нашел первые фрагменты скелета своего питекантропа, позднее были найдены останки еще нескольких особей того же вида, доказывающие, что эти существа обитали в тех краях постоянно в течение по крайней мере нескольких сотен тысяч лет. Но вот само слово «питекантроп» сегодня антропологи действительно не употребляют: при беспристрастном рассмотрении отличия эректусов (как яванских, так и всех прочих) от современных людей оказались слишком малы, чтобы относить их к разным систематическим родам. Эректусов включили в род Homo, и род Pithecanthropus оказался упразднен[302].

Эректусы и стали непосредственными предками современных людей — Homo sapiens. Долгое время считалось, что между ними была еще промежуточная стадия — неандертальцы. Однако в XXI веке специалисты по геномике окончательно доказали то, что подозревали многие антропологи XX века: неандертальцы — не предки сапиенсов, а параллельная ветвь, «двоюродные братья». В это же время были открыты еще как минимум два вида «поздних Homo», существовавших одновременно с H. sapiens — H. floresiensis с индонезийского острова Флорес (получивший за свой малый рост прозвище «хоббит») и не имеющий пока официального латинского названия алтайский «человек из Денисовой пещеры» — денисовец. Видимо, оба они — тоже потомки каких-то эректусов, но их точное место на фамильном древе гоминид еще предстоит выяснить. Наконец, совсем уже недавно, в апреле 2019 года, команда палеоантропологов, много лет ведшая раскопки на филиппинском острове Лусон, возвестила о существовании еще одного вида древних людей — Homo luzonensis. Найденные ими останки имеют возраст 50–67 тысяч лет, но на острове найдены также каменные орудия, возраст самых старых из которых оценивается в 700 тысяч лет. Пока что положение H. luzonensis на родословном древе гоминид и даже обоснованность выделения их в самостоятельный вид совершенно неясны, но предполагается, что они, как и флоресские «хоббиты», — потомки яванских эректусов, как-то попавших на Филиппины и прошедших там собственную эволюцию.

Что же касается нашего собственного вида, то он, согласно наиболее принятой версии, сформировался около 200 тысяч лет назад опять-таки в восточной Африке. С тех пор он несколько раз пытался расселиться за ее пределы — через Суэцкий перешеек либо через Баб-эль-Мандебский пролив (который, как и многие другие проливы, в плейстоценовые времена был намного ýже, чем сейчас — огромная масса воды была сосредоточена в материковых ледниках, и уровень Мирового океана был на десятки метров ниже современного). Некоторые из этих попыток, видимо, кончались неудачно — популяции сапиенсов-переселенцев через некоторое время угасали. Но около 50 тысяч лет назад одна из волн экспансии сапиенсов, пройдя вдоль берегов Индийского океана, добралась до Австралии. А вскоре еще одна волна прорвалась на Ближний Восток и далее — в Европу. В дальнейшем ее потомки вытеснили коренных обитателей этих мест — неандертальцев, а затем заселили и весь остальной мир.

Сапиенс, где брат твой неандерталец?

Когда мы переходим от самих изменений к их возможным причинам, эволюция человека представляется сплошным скопищем загадок. Почему наши предки, расставшись с деревьями, немедленно встали на две ноги? Почему у них спустя несколько миллионов лет вдруг начал быстро увеличиваться мозг? Почему древнейшие из известных орудий по крайней мере на 200 тысяч лет старше самых древних останков их предполагаемых создателей — Homo habilis? Почему часто оказывается, что самые подходящие «кандидаты в предки» того или иного вида жили не там и/или не тогда, где и когда впервые появился этот вид? На каждый из этих вопросов в современной антропологической литературе можно найти по несколько предположительных ответов — но, как нетрудно догадаться, это означает, что среди них нет ни одного не только неопровержимо доказанного, но хотя бы общепринятого и выглядящего более вероятным, нежели прочие.

Понятно, что журналист-популяризатор не может быть судьей в этих спорах. Поэтому я оставляю их специалистам и будущему, ограничившись более подробным обсуждением лишь одного вопроса — столь же загадочного, но почему-то привлекающего к себе гораздо меньше внимания: почему виды рода Homo так плохо уживались друг с другом на одной территории?

В самом деле, если посмотреть на нашу эволюционную историю уже после отделения наших предков от предков шимпанзе и бонобо, то до появления первых Homo (хабилисов) в Восточной и Южной Африке обитала целая плеяда видов австралопитеков. Вскоре после появления хабилисов все они — именно все, а не только тот вид, который и породил этих новых прямоходящих — исчезают. С появлением эректусов исчезают и сами хабилисы. Эректусы широко расселяются по Старому Свету, дают множество местных форм — то ли видов, то ли подвидов, — от них происходят новые виды гоминид: загадочные денисовцы, миниатюрные «хоббиты», неандертальцы и, наконец, наши собственные предки. Но везде, где они появляются, быстро исчезают местные формы эректусов. А с выходом из Африки представителей Homo sapiens та же участь постигает и всех, в чьи места обитания они приходят — неандертальцев, денисовцев, «хоббитов». Пока, наконец, примерно 18 тысяч лет назад на всей Земле не остается один-единственный вид прямоходящих антропоидов — мы.

Выше я сказал, что этому вопросу уделяется относительно мало внимания, но это не совсем правда. В столь общей форме его действительно обсуждают сравнительно редко. Но один из частных эпизодов этой долгой многоактной драмы относится к числу самых популярных — как у ученых, так и у широкой публики — сюжетов эволюционной истории человека. Это приход сапиенсов в Европу и последовавшее вскоре после этого исчезновение коренного гоминидного населения этого региона — неандертальцев.

Напомним вкратце, что мы знаем о ходе событий. Данные сравнительной геномики показывают, что обособление неандертальцев как отдельного вида произошло где-то между 500 и 400 тысячами лет назад. С этой цифрой удивительно хорошо согласуются результаты исследования останков нескольких десятков особей из Сима-де-лос-Уэсос близ Атапуэрки (Испания). Возраст этих костей — около 430 тысяч лет, а их признаки выдают в их обладателях переходную форму между неандертальцем и его предком — гейдельбергским человеком, то есть поздней европейско-африканской разновидностью Homo erectus.

Итак, неандерталец — чисто европейский по происхождению вид рода Homo, сформировавшийся, видимо, на Пиренейском полуострове (или в более обширном регионе, включающем его) и расселившийся отсюда по всей западной части Евразии. Разумеется, и после отделения от общего ствола Homo он продолжал эволюционировать. Около 130 тысяч лет назад он достиг своего классического облика (как раз к этому времени относится исчезновение вида-предка — Homo heidelbergensis) и после этого почти сто тысяч лет процветал по всей Европе, а также на Кавказе, на Ближнем и Среднем Востоке, в Средней Азии и в Сибири (по крайней мере, южной). Но около 40 тысяч лет назад в Европу и на Ближний Восток приходит из Африки другой вид продвинутых Homo — люди современного типа (сапиенсы). И с этого момента следы присутствия неандертальцев становятся все более редкими, пока около 30 тысяч лет назад не исчезают вовсе[303].

Есть ли связь между приходом сапиенсов и исчезновением неандертальцев? И если да, то какая именно?

Ни по первому, ни особенно по второму вопросу единодушия среди ученых сегодня нет. Некоторые из них полагают, что неандертальцы исчезли еще до прихода в места их обитания сапиенсов. Это, естественно, ставит вопрос о причинах столь внезапного исчезновения процветающего и широко распространенного вида — и соответствующие гипотезы не заставляют себя ждать. В 2010 году российские археологи Любовь Голованова и Владимир Дороничев выступили с утверждением, что причиной исчезновения неандертальцев стала серия сверхмощных извержений южноевропейских и кавказских вулканов (в том числе Эльбруса и Казбека) 45–40 тысяч лет назад и наступившая после этого «вулканическая зима». По мнению авторов гипотезы, «ни о каких контактах неандертальцев и сапиенсов в Европе говорить не приходится», сапиенсы пришли на уже безлюдный континент, а небольшая примесь неандертальских генов, найденная у современных людей, — результат контакта неандертальцев с первой волной экспансии сапиенсов на Ближнем Востоке 60–70 тысяч лет назад (см. предыдущую главку). Подтверждение своей гипотезы авторы видят в том, что во многих европейских и кавказских пещерах между слоями с неандертальскими артефактами и/или останками и аналогичными слоями, оставленными сапиенсами, лежит «стерильный слой», не содержащий никаких артефактов и очень мало костей животных. Причем конкретно в Мезмайской пещере (юг Краснодарского края), где работали сами авторы, этот слой содержит большие количества вулканического пепла.

Думаю, читатель без труда узнает в этой гипотезе очередной неокатастрофистский сценарий (см. главу 10) — на сей раз предлагаемый как объяснение исчезновения одного-единственного вида. И вопросы, которые вызывают все подобные сценарии, в данном случае звучат особенно остро. Может ли в принципе физическая катастрофа (будь то падение астероида, гигантское извержение или еще что-то) полностью уничтожить процветающий вид — тем более такой экологически и поведенчески пластичный, как неандертальцы, — и при этом никак не сказаться на других видах, в том числе куда более экологически уязвимых, чем представители рода Homo? И почему вулканы, уничтожив все человеческие популяции от Гибралтара до Алтая и от берегов Печоры до Палестины, не затронули восточную Африку, где ждали своего часа сапиенсы? «Вулканическая зима» не бывает локальной или региональной: этот эффект возможен лишь тогда, когда дым и пепел проникают в верхние слои атмосферы, где мощные воздушные течения разносят их по всему земному шару.

Впрочем, эти неудобные вопросы вряд ли могли сильно повредить судьбе гипотезы питерских археологов. Как мы уже видели, катастрофизм сегодня в палеонтологии явно в моде, и трактовка любого вымирания — даже одного-единственного вида — как результата какого-нибудь светопреставления (которое, конечно же, всегда найдется где-нибудь неподалеку в геологической летописи) принимается научным миром если не на ура, то во всяком случае всерьез. Но как быть с многочисленными находками неандертальцев в Европе позже роковой черты в 40 тысяч лет? Авторы «вулканической» гипотезы ничтоже сумняшеся объявляют все их датировки результатом методической ошибки, порождаемой загрязненностью неандертальских останков современной бактериальной и вирусной ДНК — что якобы приводит к занижению возраста находки. Оставим в стороне вопрос о том, каким образом бактериальное загрязнение может «омолодить» человеческую ДНК и почему молекулярные биологи знают об этом меньше, чем археологи, никогда сами с ДНК не работавшие. При всей своей пикантности этот вопрос не имеет отношения к делу — поскольку ни одна неандертальская находка не датирована по тем или иным параметрам содержащейся в ней ДНК. Их датируют совсем другими методами — причем весьма различными, основанными на разных принципах (радиоизотопными, палеомагнитными, оптическими, измерением толщины пещерных натёков и т. д.). Разумеется, не все эти методы применимы в каждом конкретном исследовании, но как-то трудно представить, что все они врут в одну и ту же сторону и примерно на одну величину. Поверить во что-то подобное могут разве что креационисты.

За год до публикации «вулканической» гипотезы в Ле-Руа (юго-западная Франция) были найдены кости неандертальцев, несущие характерные следы фирменной сапиенсной разделки. Как совместить эту находку с утверждением, что два вида в Европе никогда не встречались? Неужели сапиенсы выкапывали из-под вулканического пепла и расковыривали древние неандертальские кости?

Не удивительно, что «вулканическая» версия нашла мало сочувствия у специалистов. Подавляющее большинство антропологов связывает исчезновение неандертальцев именно с появлением в местах их обитания сапиенсов. Но как именно одно предопределило другое?

Не только среди широкой публики и в популярных изданиях, но и у серьезных ученых большим успехом пользуется версия, что неандертальцев просто съели. («И один вид съел другой вид. Как это у нас принято… Причем, поскольку разумные, то есть с памятью и возможностью прогноза ситуации — едят усиленно и с расчетом на будущее», — пишет в своем блоге один из самых эрудированных и оригинально мыслящих современных российских биологов.) Эта версия подкупает своей простотой и наглядностью и к тому же прекрасно соответствует распространенному сегодня в массовом сознании образу человека-хищника, непрерывно уничтожающего все живое. Находка из Ле-Руа была воспринята сторонниками этой точки зрения как долгожданное прямое и окончательное доказательство: раз ели, значит, точно съели!

Спорить с тем, что сапиенсы ели неандертальцев, было бы странно — конечно, ели. Точно так же как неандертальцы ели неандертальцев и сапиенсы ели сапиенсов. Прямых археологических свидетельств того, что неандертальцы ели сапиенсов, пока не найдено, но, скорее всего, это вопрос времени. В любом случае это вряд ли имеет отношение к вопросу о судьбе неандертальцев — в конце концов, и сапиенсы, и неандертальцы куда регулярней ели многих других животных, прежде всего крупных копытных. Что, однако, не помешало этим животным дожить до наших дней или, по крайней мере, — до исторических времен[304]. Совершенно непонятно, почему смышленый и неплохо вооруженный неандерталец должен был оказаться более уязвимым, чем, скажем, дикий кабан — благополучно процветающий по сей день даже в густонаселенной Европе, несмотря на интенсивную охоту.

Здесь надо сказать еще вот что. Ни один хищник не будет систематически охотиться на добычу, чьи боевые возможности сколько-нибудь сопоставимы с его собственными. Героические лоси, сокрушающие трех-четырех волков прежде, чем пасть от клыков остальных, водятся только в мультфильмах и в таксидермических группах старых зоомузеев. На самом деле гибель такого специализированного хищника, как волк, в схватке даже с самой крупной и могучей жертвой — редкий несчастный случай, результат роковой ошибки или исключительного невезения. Даже при обратном соотношении потерь (один волк за трехчетырех добытых лосей) волчья стая не пережила бы и одной зимы. Тем более это справедливо для человеческих семейных групп (будь то сапиенсы или неандертальцы): если вспомнить, с какой скоростью люди размножаются и сколько времени им нужно для достижения полной зрелости, то будет ясно, что для стаи таких хищников регулярно охотиться на сколько-нибудь опасную дичь — верное самоубийство. Допустить же, что сапиенсы могли регулярно убивать неандертальцев, практически не неся при этом потерь сами, было бы слишком невероятно — если вспомнить, что по силе, сплоченности, интеллекту и вооружению противники были примерно равны.

Разумеется, хищникам-конкурентам, в том числе стайным, случается вступать в прямые схватки друг с другом. И порой бывает так, что победителям в такой схватке достается не только предмет спора — добыча или территория, — но и тела одного-двух противников. В таких ситуациях победившая сторона обычно безо всякой брезгливости употребляет эти почетные трофеи в пищу наравне с основной добычей (не пропадать же добру!). Можно не только допустить, но и предполагать с большой долей уверенности, что примерно так и складывались отношения сапиенсов и неандертальцев при непосредственной встрече. Но такие инциденты все же остаются случайными эпизодами (как правило, связанными с тем, что проигравшие фатально ошиблись в оценке соотношения сил или вообще не ожидали нападения) и практически не влияют на численность участвующих в них видов — не говоря уж о том, чтобы привести к полному истреблению одного из них.

Все вышесказанное относится не только к сакраментальному «съели», но и к более общему варианту данной версии, согласно которому исчезновение неандертальцев — результат прямого истребления их сапиенсами (вне зависимости от того, что делали с телами убитых). Насколько реально истребить прямым преследованием многочисленный, хорошо приспособленный к условиям своего обитания вид, показывает хотя бы эпопея борьбы с волками. На протяжении всей своей истории человек использовал для уничтожения этого вида все имевшиеся в его распоряжении средства — которые становились все изощренней. К середине прошлого века, когда борьба достигла апогея, техническое превосходство человека стало подавляющим: нарезное оружие, капканы, яды, отстрелы с самолетов и вертолетов. Волков убивали любыми способами, во все сезоны, на всех территориях (включая заповедники), без каких-либо ограничений.

Результаты, как известно, были скромными: волков удалось разве что вытеснить из некоторых хорошо освоенных и сильно преобразованных человеком регионов (да и в этом «достижении» основную роль сыграло не прямое преследование, а изменение ландшафта, то есть разрушение естественной среды обитания волков). Там же, где привычная среда обитания хищников не была разрушена или сильно фрагментирована (разбита на мелкие островки), все попытки уничтожить их оказались тщетными. Конечно, волк отличается редкой сообразительностью, высочайшей групповой сплоченностью и огромной экологической пластичностью — но вряд ли неандерталец проигрывал ему в любом из этих качеств. Не говоря уж о том, что вооружен он был не хуже (или почти не хуже), чем его предполагаемые погубители.

Отвлечемся на время от простых, драматичных, просящихся в голливудский фильм версий вроде гигантских извержений или кровавых битв, завершающихся каннибальскими пиршествами. Зададим сугубо теоретический вопрос: а что вообще происходит, когда в места обитания одного вида приходит другой, ведущий очень сходный с первым образ жизни и нуждающийся в тех же ресурсах?

В начале этой книги (см. главу «Забытый кит») мы говорили о принципе Гаузе: два вида не могут занимать одну и ту же экологическую нишу в одном и том же сообществе в течение сколько-нибудь длительного времени — либо они ее как-то разделят (хотя бы частично), либо один вид полностью вытеснит другой. Это общее правило относится и к взаимоотношениям между видами рода Homo, в том числе — между сапиенсами и неандертальцами. Беда в том, что поделить нишу им было очень трудно: оба вида сделали эволюционную ставку не на частные специальные приспособления, а на универсальную адаптацию — накопление и переработку знаний. Разделить эту нишу, пойти по пути специализации не представляется возможным: ее врожденные (то есть более-менее жестко контролируемые генами и поэтому попадающие под действие отбора) поведенческие основы принципиально неспецифичны. Проще говоря, если мозг такого существа освоил возможность, например, счета, то он с одинаковым успехом будет считать плоды на ветке, гусей в стае, соплеменников в пещере, камни в куче и звезды на небе. И так во всем: любое совершенствование мозга приведет к улучшению не какой-то одной функциональной возможности (с одновременным проигрышем в других — как, скажем, увеличение клыков дает преимущество в схватке, но затрудняет перетирание грубой растительной пищи), а всех, которые требуют работы мозга. А если самые важные адаптации не формируются эволюционно (путем отбора случайных наследственных изменений), а изобретаются и в дальнейшем наследуются через обучение и подражание, то любое достижение одного вида — новый способ обработки кремня, новый охотничий прием и т. д. — может быть быстро перенято другим видом. Все это делает специализацию по основным занятиям невозможной — и тем самым исключает раздел экологической ниши.

Сапиенсы и неандертальцы обречены были оставаться в одной нише и тем самым подпадали под действие механизма конкурентного исключения — будничного, незаметного и неотвратимого. Оба вида поколение за поколением жили в одних и тех же местах, собирали одни и те же плоды, семена и корешки, охотились на одних и тех же зверей и зверьков, становились жертвами одних и тех же хищников и болезней. В голодные и суровые годы тех и других становилось меньше, в обильные и благодатные — больше. И ни те, ни другие, скорее всего, даже не замечали, что с каждым поколением, с каждым столетием доля одних в общем гоминидном населении данной местности становилась все меньше, а доля других — все больше. Слепой, безличный, равнодушный эффект Гаузе выполнял свою работу, мягко, но неуклонно подталкивая один из видов в сторону небытия.

Единственное, что могло бы предотвратить такой финал, — это восстановление пространственного разделения. Если бы, скажем, соревнование проиграли сапиенсы, они могли бы отступить назад в Африку[305] (хотя не очень понятно, что удержало бы победителей-неандертальцев от того, чтобы последовать туда за ними). Но проигравшими оказались неандертальцы, которым отступать было некуда — ареной состязания стали их родные края.

Чем именно они оказались слабее своих соперников? На этот счет опять-таки существует множество гипотез. Исследование костей плечевого сустава останков неандертальцев и современных им сапиенсов показывает, что у неандертальцев отсутствуют изменения, образующиеся при регулярном бросании тяжелых предметов — что наводит на мысль, что неандертальцы сильно уступали сапиенсам в кидании камней и метательных орудий. Исследование костей стопы показывает, что они вряд ли были способны к долгому, многокилометровому бегу. Третья группа исследователей доказывает, что неандертальцам было трудно при необходимости переключиться с промысла крупных копытных на ловлю мелких зверьков вроде кроликов (что, правда, звучит странно, поскольку ранее было показано, что они успешно добывали рыбу, птиц и даже тюленей и дельфинов). Есть гипотезы, что неандертальцы были менее способны к координации действий в группе (в том числе и в бою), что их широченные ноздри хуже согревали холодный воздух, увеличивая риск простуды (что совсем уж странно: формировавшийся близ великих ледников неандерталец должен быть лучше приспособлен к холоду, чем африканец-сапиенс) и т. д. и т. п. Лично мне больше всего нравится парадоксальная гипотеза, что слабым местом неандертальцев был их большой мозг: у среднего неандертальца он был примерно на 10 % больше, чем у среднего сапиенса того времени. Мозг сапиенсов, обеспечивавший такие же когнитивные возможности, но более компактный, должен был немного снизить смертность женщин при родах. Правда, новорожденные неандертальцы вроде бы не отличались по размеру мозга от сверстников-сапиенсов (впрочем, черепов неандертальских младенцев на сегодняшний день найдено — буквально раз-два и обчелся), да и родовые пути у их матерей вроде бы были попрямее — если верить компьютерным реконструкциям тазовых костей неандерталок, виртуально «собранным» из мелких кусочков. Но даже если бы все известные факты идеально ложились в эту гипотезу, она все равно так и осталась бы чисто умозрительной. Как, впрочем, и все вышеупомянутые и любые другие, подобные им. Кроме того, согласно другим исследованиям, у неандертальцев, видимо, были свои козыри: бóльшая физическая сила, меньшая восприимчивость к некоторым инфекциям, возможно, что-нибудь еще.

Так или иначе по совокупности всех этих (и, вероятно, многих других) качеств победа в многотысячелетнем матче досталась сапиенсам. Можно по-разному представлять себе, как выглядело угасание отдельных кланов и племен европейских аборигенов. Может быть, последние из них, оказавшись не в силах поддерживать нормальную клановую жизнь, присоединялись к родственным и дружественным группам. Или они жили и умирали отшельниками в своих угодьях и пещерах. Может быть, кто-то из них заканчивал жизнь среди победителей-сапиенсов — на правах живого трофея, гения места, колдуна или чуть ли не ручного зверя («Я живу, но теперь окружают меня звери, волчьих не знавшие кличей…»). А кого-то, вероятно, и правда съели — когда в их клане осталось слишком мало взрослых мужчин, чтобы оказать серьезное сопротивление. (Как мы уже знаем, ни тот, ни другой вид людей каннибализмом отнюдь не брезговал.) Но стерильный слой, разделяющий культурные отложения неандертальцев и сапиенсов в ряде европейских, кавказских и палестинских пещер (см. выше), свидетельствует, что, по крайней мере, часто все выглядело иначе. Пещеры не брали штурмом, не забивали дубинами их хозяев и не жарили затем куски их плоти на их же собственных еще не потухших очагах — пещеры опасливо обходили стороной еще много лет после того, как в этих очагах потухал последний уголек. Обходили, вероятно, до тех пор, пока память о «других людях» не тускнела в коллективном сознании бесписьменного общества настолько, что переставала пугать.

Конечно, такой сценарий — тоже фантазия. Но так или иначе вся история рода Homo показывает фатальную неспособность его видов ужиться на одной территории друг с другом. Становление хабилисов сопровождалось исчезновением австралопитеков, становление эректусов — исчезновением хабилисов. Расцвет неандертальцев положил конец существованию их предков — гейдельбержцев. Исчезновение флоресских «хоббитов» подозрительно совпадает по времени с приходом на острова Южных морей сапиенсов. И как ни мало мы знаем о денисовцах, факт тот, что их сейчас на свете нет[306].

Трудно отделаться от впечатления, что все это — следствия одной и той же причины: невозможности раздела экологической ниши между двумя видами разумных существ.

Homo homini lupus est («человек человеку — волк») — гласит известная латинская пословица. Похоже, что она сильно приукрашивает реальность. Никакие самые лютые волки не могут полностью уничтожить целый вид людей. Это делают — и не могут не делать — только другие люди.

Итак, в длительном матче-турнире нескольких видов рода Homo победителями оказались наши предки — сапиенсы. Согласно наиболее распространенным сегодня среди специалистов-антропологов представлениям, этот вид сформировался всё в той же «колыбели человечества», что и все его предки — в восточной Африке. Наиболее древние останки, относимые к «анатомически современным людям» (то есть сапиенсам), — черепа, найденные в местности Омо в Эфиопии, — датируются 195 тысячами лет. Непосредственным предком сапиенсов считается всё тот же гейдельбергский человек, только не европейские, а африканские его популяции, иногда выделяемые в особую форму Homo helmei.

Правда, в 2017 году были обнародованы результаты новой датировки ископаемых останков из марокканского местонахождения Джебель-Ирхуд. Сами эти останки известны довольно давно: первый (и самый сохранный) череп был найден там еще в 1961 году. Прежние датировки, сделанные при помощи различных косвенных методов, сильно различались, давая разброс от 40 до 170 тысяч лет. Сами кости считались принадлежащими безусловным сапиенсам, сохранившим, однако, ряд черт предков-гейдельбержцев (в частности, удлиненную форму мозговой части черепа) и выглядевшим поэтому даже более архаичными, чем люди из Омо. Спор шел только о том, являлись ли архаичные ирхудские сапиенсы обычными для своего времени (если они жили 170 тысяч лет назад) или представляли собой уникальную реликтовую популяцию, намного пережившую свое время (если их возраст — всего 40 тысяч лет). Однако новая датировка, проведенная тремя независимыми методами, дала совсем другие цифры:

люди из Джебель-Ирхуда жили около (или даже чуть больше) 300 тысяч лет назад. Если эти датировки верны, они заставляют совсем по-иному взглянуть на мозаичность и морфологическую «промежуточность» ирхудских черепов: напрашивается вывод, что их обладатели были ничем иным, как переходной формой между Homo heidelbergensis (или, если угодно, Homo helmei) и Homo sapiens. Что, с одной стороны, делает становление нашего вида столь же хорошо и надежно документированным, как становление неандертальцев (хотя и создает дополнительные трудности с точки зрения систематики:

как прикажете проводить видовые границы в этом теперь уже почти непрерывном ряду переходящих друг в друга форм?!), а с другой — несколько усложняет географический аспект этого процесса. Получается, что ареной его была не только полоса между Индийским океаном и Великими озерами с продолжающей их долиной Белого Нила, а весь африканский континент — по крайней мере, вся та его территория, что не занята тропическими лесами.

Нота-бене: невозможно не заметить, что такая картина очень похожа на теорию «широкого моноцентризма», выдвинутую в 1947–1949 годах известным советским антропологом Я. Я. Рогинским. Суть ее сводится к тому, что Homo sapiens сформировался единожды и в одном месте, но это «место» измерялось многими тысячами километров. На этом обширном пространстве жило много популяций непосредственных предков людей, и различные черты будущих сапиенсов возникали первоначально в разных местах, а затем распространялись на весь ареал благодаря межпопуляционным скрещиваниям. Наш вид — потомок не одной какой-то локальной прогрессивной популяции, а большой системы сопряженных популяций. Правда, Яков Яковлевич расширял границы арены этого процесса не на запад от восточной Африки (как это видится теперь), а на восток и север — в Южную и Переднюю Азию, восточное Средиземноморье и, возможно, на Балканы. Тем не менее сходство его концепции с теми представлениями, которые складываются в палеоантропологии сегодня, очевидно. Так что остается лишь в очередной раз пожалеть, что теории советских ученых оставались мало известными за пределами СССР.

Но, как бы то ни было, с возникновением «анатомически современных людей» эволюция нашего вида не завершилась. Расселяясь по планете, сапиенсы менялись в соответствии с условиями новых местообитаний и образом жизни и все больше отличались как от своих африканских предков, так и друг от друга. Нагляднее всего поздняя эволюция разных ветвей человечества проявляется в характерных различиях разных человеческих рас (традиционно рассматриваемых как подвиды нашего вида — хотя исследования последних десятилетий показывают, что их статус и отношения между ними весьма различны). Мнения антропологов о том, являются ли характерные черты той или иной расы адаптивными для тех условий, в которых она формировалась, или представляют собой просто случайные особенности небольшой (и, вероятно, связанной близким родством) группы основателей данной ветви человечества, сильно расходятся. Исключение представляет разве что вопрос о цвете кожи: современные популяционно-генетические и палеогенетические исследования показывают, что самые разные группы древних людей закономерно «светлели лицом» по мере удаления от экватора и вновь темнели, если возвращались к нему. Так что, видимо, степень пигментации кожи — признак адаптивный: в высоких широтах выгодно иметь светлую кожу, чтобы как можно полнее использовать скудный паек солнечного ультрафиолета для синтеза витамина D, необходимого для формирования костей. Близ экватора же этого ультрафиолета настолько много, что приходится поглощать львиную долю его меланином, дабы избежать слишком частых соматических мутаций в клетках кожи, которые в конце концов приведут к развитию злокачественных опухолей.

Некоторые человеческие популяции приобрели уникальные адаптации — не столь заметные на вид, но весьма полезные для определенных условий жизни или определенного способа хозяйствования. Так, например, тибетцы, постоянно живущие на высоте, где атмосферное давление (а стало быть, и концентрация кислорода) составляет всего около 60 % от привычного для нас, оказались обладателями уникальной версии гена EPAS1, позволяющей им повысить содержание гемоглобина, не увеличивая концентрации эритроцитов, а значит — и вязкости крови. (Исследование 2014 года показывает, что этот замечательный ген тибетцы, похоже, получили от денисовцев[307] — видимо, через смешанные браки.) Жители Европы, Ближнего Востока и некоторых районов западной Африки, освоив скотоводство, приобрели способность усваивать цельное молоко в течение всей жизни. До этого у них после прекращения питания материнским молоком постепенно угасала активность гена LCT, кодирующего фермент лактазу, который расщепляет лактозу — молочный сахар. Этот механизм, облегчающий переход подросших детенышей к самостоятельному питанию, действует у всех диких млекопитающих, а также у той части человечества, предки которой не обзавелись молочным скотом — в частности, у подавляющего большинства китайцев и других дальневосточных народов. Его обеспечивает особый регуляторный участок ДНК, постепенно подавляющий активность гена. Как у европейских, так и у африканских молокопийц этот участок выведен из строя мутациями — но разными, затрагивающими разные нуклеотиды. То есть способность пить молоко во взрослом возрасте эти две популяции приобрели независимо друг от друга.

Ряд недавних исследований показывает, что подобные адаптивные изменения в организме человека происходили в эволюционном масштабе времени совсем недолго — 5–8 тысяч лет, то есть всего около 200–300 поколений назад. А что происходит с нашим видом сейчас? Продолжаем ли мы эволюционировать? И если да, то куда?

Грядущий головастик и другие химеры

Не только в разговорах дилетантов и в публикациях масс-медиа, но и в сугубо научной литературе можно найти самые разные мнения по этому вопросу. (Впрочем, как мы видели в главе 15, «спроецировать» эволюционное прошлое в настоящее, увидеть в сегодняшней картине будущие эволюционные тенденции в принципе очень трудно — если вообще возможно. А в данном случае на объективную трудность этой операции накладываются еще и субъективные пристрастия — ведь речь идет не о ком-нибудь, а о нас самих.) Так что нам не удастся в ответе на этот вопрос ограничиться простым «да» или «нет», сославшись на «мнение ученых», — придется разбираться обстоятельно.

До недавнего времени в популярной (а отчасти и в научной) литературе об эволюции человека широко обсуждались фантазии на тему, к чему эта эволюция приведет в будущем. Метод «прогнозирования» был прост: взять тенденции, проявлявшиеся в ходе предыдущей эволюции, и продолжить их еще дальше. Какие основные изменения можно увидеть в ряду форм от ранних австралопитеков до сапиенсов? Увеличение размеров мозга, уменьшение размеров лицевой части черепа (особенно челюстей), уменьшение числа и размера зубов, повышение точности и разнообразия движений — особенно мелких движений пальцев, губ и языка, рост продолжительности жизни. (На самом деле практически все эти изменения, включая даже рост объема мозга, о котором мы будем отдельно говорить в следующей главке, отнюдь не были столь неуклонными и однонаправленными. Но об этом прорицатели от антропологии обычно предпочитали не вспоминать.) Продолжив эти тенденции в будущее, авторы подобных рассуждений получали хлипкое, но весьма долголетнее существо с огромным мозгом, крохотным личиком, рудиментарными зубами и тонкими слабыми конечностями, способными к точным и ловким движениям — но не к усилиям.

Но эволюцию гоминид, как и всех прочих существ на свете, двигали дарвиновы силы — естественный и половой отбор. Мозг рос, челюсти уменьшались, а движения пальцев становились точнее потому, что обладатели именно таких черт оставляли в среднем больше потомства, чем их соплеменники с другими признаками. Однако сегодня ничто не указывает на то, что обладатели больших голов или, допустим, люди, лишенные даже зачатков «зубов мудрости», размножаются успешнее прочих. Так какие же силы могут слепить из современного человека такого головастика? В ответ на этот вопрос приверженцы идеи перманентной эволюции либо пускаются в рассуждения в духе философов XIX века («интенсивное использование клавиатур и сенсорных устройств стимулирует развитие пальцев и увеличение концентрации нервных окончаний, в результате чего пальцы будут становиться длиннее и более ловкими» и т. п.[308]) — либо только пожимают плечами: мол, не хотите же вы сказать, что на нас эволюция остановилась?!

Правда, сейчас пророчества о Грядущем Головастике несколько вышли из моды (некоторые причины этого мы будем обсуждать в следующей главке). Но желание найти у современного человека хоть какую-нибудь «эволюцию» не ослабло. Лет десять назад, например, вышло исследование группы американских ученых из Висконсинского университета в Мэдисоне, утверждавшее, что именно в последние тысячелетия эволюция человека не только не остановилась, но наоборот — многократно ускорилась, и этот процесс продолжается и сейчас. Основанием для столь радикального вывода стали данные по однонуклеотидным полиморфизмам (снипам) — по мнению висконсинских геномиков, сегодня накопление таких разночтений в геномах идет чуть ли не в сто раз быстрее, чем десятки тысяч лет назад.

Можно было бы обсудить надежность методов, при помощи которых авторы этой работы оценивали скорость накопления снипов в древних популяциях. Но в этом нет нужды: как мы помним (см. главу «Стабилизирующий отбор: марш на месте»), наивысшая для позвоночных скорость фиксации нейтральных мутаций (то есть тех самых снипов) обнаружена у гаттерии — существа, не претерпевшего никаких видимых изменений за последние 100 миллионов лет. Иными словами, изменения, зарегистрированные в работе американцев, попросту никак не связаны собственно с эволюцией (или, по крайней мере, эта связь в работе никак не показана). Если, конечно, не считать, что любая замена любого нуклеотида — это уже эволюция.

В другой работе, выполненной в 2012 году финскими и британскими учеными, проанализированы приходские книги четырех финских сел с середины XVIII по середину XIX века, в которых сохранились записи обо всех рождениях (точнее, крещениях), браках и кончинах всех жителей этих сел. На основании этих записей авторы подсчитали, что в эти не столь уж далекие от нас времена почти половина родившихся не доживала до 15 лет, а пятая часть доживших не вступала в брак и оставалась бездетной. Откуда, по мнению авторов, следует вывод, что еще 150–250 лет назад популяция финнов подвергалась естественному отбору. Увы, приходские книги ничего не говорят о каких-либо наследственных чертах, обладатели которых чаще (или, наоборот, реже) других умирали в детстве или оставались одинокими в зрелом возрасте. А без таких сведений данные о детской смертности и доле бобылей не дают никакого основания для вывода о естественном отборе. Кроме того, как ни близок к нам исторический период, охваченный этим исследованием, он все же завершился до наступления эпохи прививок, антибиотиков и современного акушерства — которые резко снизили детскую смертность.

Я не выискивал среди работ, авторы которых утверждают, что эволюция человека продолжается, наиболее слабо аргументированные, а просто взял наугад две типичных. Практически все работы на эту тему, которые мне довелось видеть, содержат те или иные логические натяжки. Часто, например, в качестве текущего эволюционного тренда называют акселерацию — увеличение среднего роста взрослых людей в последних нескольких поколениях[309]. Однако сейчас уже ясно, что основной механизм этого процесса — не эволюционный, а чисто физиологический: всё бóльшая доля населения в охваченных этим процессом странах могла себе позволить скармливать своим детям достаточно много белков и витаминов. Дополнительным фактором, возможно, было усиление «перемешивания» человеческого генофонда за счет постоянного ослабления социальных, а в какой-то мере — и национально-религиозных барьеров.

Кстати, саму нарастающую панмиксность[310] человечества и особенно рост доли межрасовых браков нередко также приводят в качестве примера «современной эволюции». Понятно, однако, что оснований называть этот процесс эволюцией не больше, чем, скажем, называть «новинкой литературы» сборник хорошо известных произведений нескольких писателей, ранее никогда не выходивших в одном издании. Если же считать (как это принято в господствующей ныне версии эволюционной теории — СТЭ), что основной эволюционный процесс — это видообразование, то нарастающее смешение рас следовало бы назвать даже «антиэволюцией» или «отрицательной эволюцией»: крупные, хорошо различимые и уже частично изолированные друг от друга географические разновидности на наших глазах вновь сливаются в единую популяцию — лишаясь тем самым всех шансов когда-нибудь развиться в самостоятельные виды.

Последним доводом сторонников «продолжающейся эволюции» обычно является указание на то, что, несмотря на все успехи медицины, в каждом поколении людей кто-то умирает или остается бесплодным именно из-за своих генетических особенностей (например, из-за того, что оказался гомозиготным по летальной мутации). Что это, как не проявление естественного отбора? Да, интенсивность его сегодня намного ниже, чем когда-либо в истории человеческого рода, — но все же не нулевая.

Но мы уже видели (см. опять-таки главу «Стабилизирующий отбор: марш на месте»), что «отбор» и «эволюция» — далеко не синонимы и что ситуация, когда отбор есть, а эволюции нет, — вовсе не редкость. Все, что можно рассматривать как примеры действия отбора на современных людей, — это примеры отбора стабилизирующего, поддерживающего видовую норму. Скорее уж как «эволюцию» можно было бы рассматривать именно его ослабление, приводящее к сохранению и даже размножению в человеческой популяции таких генетических вариантов, которые в «доцивилизованные» времена были бы безжалостно вычищены отбором.

Но прежде, чем сделать окончательный вывод, идет ли сегодня эволюция человека, давайте рассмотрим еще один поворот этой проблемы — имеющий довольно давнюю историю, но получивший особенную популярность в последнее время, когда новые методы исследования выявили новые, весьма неожиданные факты.

Дурак — венец творения?

Как мы уже говорили в главе «Провал теории успеха», еще с XIX века, с первых шагов демографической статистики, было известно, что социальный успех и социально одобряемые черты фатально не совпадают с показателями эволюционной приспособленности. Проще говоря, у богатых в среднем меньше детей, чем у бедных, а у образованных — меньше, чем у необразованных.

Вот именно это последнее обстоятельство (дополненное неявным предположением, что уровень образования сильно коррелирует с уровнем интеллекта — и, стало быть, ускоренное размножение низкообразованных означает в перспективе снижение умственных способностей человечества) уже в первой половине прошлого века заставило ряд видных генетиков всерьез обеспокоиться за будущее человечества. Одни, как мы помним, призывали социальную элиту изменить свое репродуктивное поведение. Другие уповали на евгенику — применение к человеческому роду методов селекции животных. Но после того как идеи евгеники взял на вооружение нацизм, практически все ученые отшатнулись от них, а проблема «генетического вырождения» оказалась отодвинутой далеко на периферию интересов науки. Модно было думать, что интеллект (а тем более образование) определяются не генами, а условиями жизни.

Однако совсем недавно интеллектуальная мода вновь изменилась. Во-первых, были опубликованы (и привлекли к себе широкое внимание) данные палеоантропологов, согласно которым самая характерная и постоянная черта эволюции «человеческой линии» — неуклонный рост объема головного мозга, шедший практически непрерывно на протяжении последних двух с лишним миллионов лет, — сломалась на сапиенсах. И не в момент их становления и отделения от предков-гейдельбержцев (эти процессы сопровождались как раз очередным значительным увеличением средних размеров мозга), а всего около 35 тысяч лет назад — во времена, когда сапиенсы достигли вершины эволюционного успеха, завоевывая Евразию и вытесняя своих соперников-неандертальцев. С этого времени средний размер мозга человека не только не увеличивался, но даже немного уменьшался. И если все предыдущее неуклонное увеличение размера мозга в эволюции «по умолчанию» воспринималось как показатель растущей мощи человеческого интеллекта, то внезапный поворот этого процесса вспять естественно было рассматривать как «поглупение».

Во-вторых, сегодня в распоряжении ученых оказались огромные базы персональных молекулярно-генетических данных. Сравнивая их с теми или иными обстоятельствами жизни людей, которым они принадлежат, можно выявить не только те гены, которые делают своих обладателей устойчивыми (или, наоборот, особо уязвимыми) для той или иной болезни, но и те, что способствуют, например, получению образования или социальному успеху. В последние годы такие исследования появляются одно за другим. И все они свидетельствуют: в современном обществе естественный отбор работает против таких генов.

Особенно показательно в этом отношении недавно опубликованное исследование исландских ученых. Они разработали специальный индекс — POLYEDU, учитывающий наличие всех генов, для которых доказано хотя бы небольшое, но достоверное влияние на уровень образования. (Таких оказалось около 120 — и есть основания думать, что они обеспечивают лишь примерно десятую долю всего влияния генов человека на время, которое он жертвует учебе.) Причем каждый ген входит в этот показатель со своим «весом», соответствующим величине корреляции между ним и уровнем образования его обладателей. После этого они рассчитали POLYEDU для почти 110 тысяч исландцев, родившихся с 1910 по 1975 годы, сопоставив его с числом детей у каждого из представителей этой выборки. Как и следовало ожидать, корреляция получилась отрицательной: каждый лишний год, отданный учебе, снижает число детей в среднем на 8,4 % для женщин и на 5,4 % — для мужчин.

Но само по себе это еще не доказывало, что против этих генов идет отбор. Как мы помним, в эволюционной генетике известны ситуации, когда даже смертельные (в гомозиготном состоянии) мутации не вычищаются отбором — например, из-за преимуществ, которые они дают в гетерозиготном состоянии. Поэтому исландские исследователи отдельно проверили, как меняется частота «генов образования» со временем. И обнаружили, что с каждым десятилетием частота этих генов немного, но достоверно уменьшается.

В этом исследовании было обнаружено еще много всего интересного — например, что «гены образования» снижают плодовитость независимо от того, действительно ли их обладатель отдал много лет учебе или ограничился принятым в его время минимумом. Но как все-таки понимать отбор против них? Действительно ли в современном обществе «демон Дарвина» помогает дуракам и неучам, и нас ждет в будущем общество «идиократии»?

При всей основательности исландского исследования оно оставляет очень широкий простор для интерпретации. Каким именно образом «гены образования» влияют на выбор человеком жизненного пути? Когда эволюция создавала их, она не предвидела появления в будущем школ и университетов. Значит, они должны были проявляться как-то иначе.

Маленькое отступление. Должен признаться, что я не являюсь горячим сторонником социобиологии[311] и не считаю ее теоретические положения истиной в последней инстанции. Однако некоторые эволюционные ситуации очень хорошо объясняются именно с позиций социобиологии, а проблема «отбора против генов образования» просто просится быть истолкованной таким образом. Учитывая модность социобиологии в современной эволюционной биологии, остается только удивляться, что никто этого еще не сделал.

Мы уже обращались к этим понятиям в главе «Отбор в натуре», когда говорили о тринидадских гуппи и о том, что при определенных условиях отбор поддерживает те генотипы, которые побуждают своих обладателей вкладывать больше ресурсов в себя, а при других — те, что больше вкладывают в потомство. При этом формы вклада могут быть очень разные. Скажем, стратегия «увеличения вклада в потомство» может выражаться в раннем созревании (обычно сопряженном с меньшей продолжительностью жизни), вступлении в размножение при относительно малых размерах собственного тела, высокой сексуальной активности и т. д. Соответственно, противоположная стратегия — долгий рост до созревания, позднее вступление в размножение, осторожное поведение. Даже если мы все это рассматриваем применительно к высокоразвитым животным со сложным индивидуальным поведением, речь не идет о сознательном выборе особью той или иной «стратегии», но скорее о приоритетах, делающих в некоторых ситуациях более вероятным выбор в пользу осторожности — или, наоборот, в пользу удовлетворения страсти.

Вот теперь, помня все это, давайте вновь обратимся к «генам образования» и их судьбе в современном обществе. Можно предположить, что так сегодня проявляются гены, способствующие реализации стратегии «вклада в себя» — в то время как альтернативные им версии побуждают своих обладателей увеличивать «вклад в потомство». Косвенно эту трактовку подтверждают и данные самих исландцев: «гены образования» коррелируют не только с временем, отданным учебе, но и с большей продолжительностью жизни и лучшими физиологическими показателями. Это, кстати, очень удивило самих исследователей: если предположить, что отбор работает против чересчур умных, еще можно, то мысль об отборе против «чересчур здоровых» кажется противоестественной. Между тем, если рассматривать это в терминах альтернативных эволюционных стратегий, то все встает на свои места: так все и должно выглядеть, если отбор благоприятствует стратегии «вклада в потомство».

А он в современном обществе и должен ей благоприятствовать, поскольку во всех развитых странах общество берет на себя ответственность за благополучие всех детей — независимо от поведения их родителей и обеспеченности их семьи ресурсами. Как бы ни были бедны или/и безответственны родители, их детям не дадут умереть с голоду и, скорее всего, вылечат от опасной болезни, а вероятность быть сожранными хищниками сегодня ничтожна для любых детей из любых семей. В переводе на язык социобиологии это означает, что социальные институты современного общества передают «вкладывающим в потомство» часть ресурсов, изъятых у «вкладывающих в себя». Кроме того, непрерывно повышая уровень безопасности для всех своих членов, общество снижает относительную ценность осторожного и осмотрительного поведения. Естественно, в таких условиях стратегия «вклада в потомство» оказывается выигрышной — по крайней мере, более выигрышной, чем во времена, когда общество ничего такого не делало и дети из низкоресурсных (бедных и необразованных) семей имели высокую вероятность не дожить до взросления. То есть отбор будет благоприятствовать генотипам, склоняющим своих обладателей именно к такому поведению — и снижать частоту тех, что подталкивают «вкладывать в себя»: учиться, делать карьеру и не торопиться с обзаведением детьми.

Здесь придется сделать еще одно отступление. Я уже слышу возмущенное фырканье некоторых читателей: так что же, мол, вы предлагаете отменить все программы социальной защиты, ликвидировать бесплатную медицинскую помощь и предоставить естественному отбору восстанавливать частоту «генов образования»?![312]

Во избежание подобных недоразумений я считаю нелишним сказать прямо: ничего подобного я не предлагаю. Здесь, как и во всей книге, я говорю о естественных эволюционных процессах (и их возможных объяснениях), а не о том, что желательно или нежелательно для тех или иных лиц (в том числе автора этих строк) или для человечества в целом. Никакие направления эволюционной биологии, никакие теоретические концепции и модели не диктуют никаких практических выводов — это вообще не дело науки. Ее задача — указывать на причинно-следственные связи, в том числе на возможные последствия рассматриваемых мер: «если сделать вот так, то получится вот это». А нужно ли нам это самое «вот это» и если да, то чем мы готовы за него заплатить, — это решать не науке, а обществу в целом и каждому его члену в отдельности. Видеть же в научных теориях «призывы» к чему-то означает совершенно не понимать саму их природу — о чем мы уже подробно говорили в главе 19.

Впрочем, если уж на то пошло, то сворачивание медицины и социальной защиты — не единственная возможность противодействовать «отбору против образования». В обсуждении этого феномена многие уповают на возрождение евгеники — «науки об улучшении человеческой породы». Разумеется, сторонники этого подхода не предлагают вернуться к практике принудительной стерилизации «неполноценных» представителей нашего вида. Их мечты основаны на успехах генной инженерии: мол, вот уже совсем скоро мы научимся редактировать геномы (в том числе и человеческие) по своему усмотрению, вырезая любые не понравившиеся нам последовательности нуклеотидов и заменяя их стандартными фирменными версиями. Инструмент для этого у нас уже есть — это та самая система CRISPR/Cas, о которой мы говорили в главе «И все-таки они наследуются. Но…». Так что нам бы сейчас день простоять да ночь продержаться, а уже лет через десять-пятнадцать мы всем вновь зачинаемым детям будем при рождении вставлять лучшие гены…

Обсуждение этих перспектив выходит за пределы темы данной книги, поэтому скажу только, что, на мой взгляд, применение генной инженерии не для лечения явных патологий, а для «улучшения» вполне здоровых, находящихся в пределах медицинской нормы генотипов создает угрозу утраты генетического разнообразия — важнейшего биологического богатства человечества. Тем более это относится к манипуляциям над детьми и эмбрионами. Здесь, как мне кажется, следует руководствоваться известной народной мудростью инженеров и техников: не сломано — не чини. Примером для будущих манипуляций с геномом может быть подход, применяемый сейчас в детской пластической хирургии: ни один легальный хирург не станет оперировать ребенка только ради того, чтобы потешить эстетические вкусы родителей. А вот исправить «заячью губу» или убрать с лица здоровенную ангиому — можно и нужно. Вот и редактирование генома следует применять лишь в случае явных патологий.

Но мы отвлеклись от нашей темы. Прежде, чем решать, какими методами лучше всего противостоять «отбору против образования», неплохо бы сначала выяснить, надо ли вообще ему противостоять? Действительно ли он ставит под угрозу будущее человечества?

Мне кажется, основания для тревоги тут сильно преувеличены — если вообще есть. Во-первых, гены, о которых идет речь, не предопределяют однозначно жизненный путь человека — они лишь влияют на мотивы, по которым он принимает те или иные решения (идти ли в университет, заводить ли ребенка и т. д.), изменяя вероятность их принятия в ту или другую сторону. Но на эти решения влияют и многие другие факторы — и совершенно не очевидно, что влияние генов окажется преобладающим.

Возможно, это будет понятней на конкретном примере — пусть и чисто гипотетическом. Допустим, у нас есть определенные варианты неких генов, способствующие относительной малодетности, и другие варианты тех же генов, способствующие многодетности. Вторые варианты в популяции будут накапливаться, и средняя плодовитость популяции должна со временем расти. Но к чему конкретно, к каким конкретно формам поведения могут побуждать такие гены своих носителей? Вероятно, к более активной сексуальной жизни и к родительской заботе. Но гены ничего не знают ни о контрацептивах, ни о вычислении дней овуляции и никак не могут побудить своего обладателя не прибегать к этим приемам. Считать гены тоже не умеют — и потому неспособны проконтролировать, что родительская забота изливается на десятерых разновозрастных чад (на которых она и рассчитана), а не на единственного отпрыска или вовсе на кошку. А у человека перед глазами — социальные модели. Он хочет устроить свою жизнь, прочно встать на ноги в материальном отношении прежде, чем заводить семью. Он хочет, чтобы у его детей было все, что есть у детей богатого соседа или детей из телевизора (про который гены тоже ничего не знают) — а его доходы позволяют дать это только одному ребенку. А если это не «он», а «она», то она хочет еще и все время выглядеть стройной, как фотомодель, а не вечно беременной. В результате человек, генетически склонный к многодетности, может вести себя в соответствии с принятыми социальными моделями. «Гены многодетности» в самом деле будут накапливаться в популяции, но это не помешает рождаемости продолжать падать или стабилизироваться на уровне намного ниже необходимого для простого воспроизводства — что мы реально и видим практически во всех развитых странах. Можно, конечно, призвать людей не гнаться за материальными благами, а слушать голос своей души (и тела). Но такие призывы и вообще-то не слишком действенны, а в данном случае они будут просто бессмысленны: подражать тому, кто добился успеха, — столь же естественное, биологически обусловленное поведение, как заводить и выращивать детей.

Если вернуться к «генам образования», то наш пример покажется не таким уж гипотетическим. Если сопоставить данные исландского исследования с тем, как менялась доля обладателей среднего или высшего образования в Исландии в течение ХХ века, то как раз и получится сочетание устойчивого снижения доли генов, ассоциированных со склонностью к образованию, со столь же устойчивым ростом среднего уровня образования населения и доли людей с высоким уровнем образования. И то же самое происходит во всех развитых странах мира: накопление в популяции генов, снижающих мотивацию к учебе, с лихвой компенсируется повышением общественных стандартов в области образования. Если всего лишь 100–120 лет назад мальчику из простой и бедной семьи нужно было приложить недюжинные усилия или/и проявить незаурядные способности, чтобы получить полное среднее образование (а девочка из такой же семьи вообще могла получить его только в случае исключительного везения), то сейчас в развитых странах ребенку любого пола и социального происхождения нужно приложить примерно такие же усилия, чтобы избежать полного среднего образования[313].

Во-вторых — а что, собственно, происходит в природе, когда изменение условий существования делает более выгодной стратегию «вклада в потомство»? Это не означает, что отбор в конце концов доводит величину «вклада в себя» до нуля — такое создание просто не могло бы существовать. На самом деле речь всегда идет о некотором смещении соотношения вкладов в себя и в потомство: оно меняется, но только до определенного предела, после которого выигрыш от дальнейшего увеличения «вклада в потомство» уже не покрывает проигрыша от уменьшения «вклада в себя». Скорее всего, то же самое произойдет и в данном случае: у среднестатистического землянина тяга к образованию станет несколько меньше, чем сейчас — только и всего.

Многих смущает, что «гены образования» помимо всего прочего коррелируют еще и с показателем IQ. Дескать, снижение их частоты в популяции будет означать «поглупение» последней. А этого как-то совсем не хотелось бы — даже если быть уверенным, что новый баланс будет достигнут не на уровне клинической олигофрении и средний IQ человечества окажется всего на несколько пунктов ниже нынешнего[314]. Однако на самом деле связь IQ с интеллектом весьма неоднозначна (особенно с учетом того, что психологи до сих пор не могут прийти к единому мнению, что вообще такое интеллект, а тем более — можно ли его выразить какой-то количественной мерой)[315]. То, что отражает IQ, можно, несколько упрощая, обозначить как «способность к обучению школьного типа». А само название IQ (то есть intelligence quotient — «коэффициент умственного развития») — след времен младенчества психологической науки, когда казалось само собой разумеющимся, что способность к обучению — это и есть интеллект.

Собственно говоря, вообще вся тревога, связанная с «отбором против образования», во многом определяется выбором слов. Достаточно назвать его «отбором против эгоистов», «отбором против склонности к достижению личного успеха», наконец, «отбором на любовь к детям» — и вся картина из тревожной превращается в нравоучительную. Хотя факты, лежащие в ее основе, останутся теми же самыми. Так что прежде, чем бить в набат и требовать принятия срочных мер, хорошо бы трезво и непредвзято определить, что в этой картине отражает объективную реальность, а что привносится в нее штампами и стереотипами нашего восприятия.

Но как же все-таки быть с уменьшением среднего размера мозга нашего вида в последние 35 тысяч лет? Разве оно не свидетельствует о том, что поглупение человечества началось уже давно — задолго до появления современных институтов социальной солидарности и защиты?

Такое мнение сегодня можно встретить довольно часто — в том числе и в текстах ученых. Вероятно, сейчас уже все авторы подобных текстов создают их при помощи персонального компьютера или ноутбука. И их почему-то совершенно не удивляет, что маленький и дешевый ноутбук, помогающий им в работе, ничуть не «глупее» огромных и дорогих (в сопоставимых ценах) электронно-вычислительных машин 1960-х годов — наоборот, он гораздо мощнее этих гигантов, а его рабочие возможности несопоставимо разнообразнее. Им представляется совершенно естественным, что рост вычислительной мощности «думающих машин» может идти одновременно с уменьшением их физических размеров. А вот небольшое уменьшение размера «живого компьютера» у нас в голове почему-то сразу вызывает у них мысль о поглупении человеческого рода.

Конечно, эта аналогия не вполне корректна. Столь стремительное уменьшение размеров компьютеров при одновременном увеличении их мощности стало возможным за счет многократного уменьшения размеров элементов. В первых компьютерах элементами служили радиолампы — детали такого размера, что в любую из них сегодня мог бы поместиться целый процессор вместе с жестким диском. Элементы человеческого мозга (будь то нейроны или синапсы) не претерпели с верхнепалеолитических времен сколько-нибудь заметного уменьшения. Однако задача компактизации уже имеющегося мощного устройства была для эволюции нашего вида даже более актуальной, чем для конструкторов вычислительной техники. В конце концов, ни большие, ни маленькие компьютеры никому не надо рожать, мучительно пропихивая твердые корпуса их блоков сквозь узкие и кривые родовые пути. Снижение объема головного мозга хотя бы на 10 % (примерно настолько он и уменьшился со времени «верхнепалеолитического перелома») при сохранении его функциональных возможностей должно было заметно снизить смертность рожениц — а это давало громадное преимущество тем, чьи гены позволяли сформировать такой мозг[316].

Правда, принятие такой гипотезы означает, что возможности мозга не так уж жестко связаны с его абсолютным размером. Между тем на протяжении всей истории палеоантропологии «по умолчанию» предполагалось однозначное соответствие между размером мозга и интеллектуальными способностями его обладателя. С одной стороны, только на основании такого допущения можно судить об умственных способностях ископаемых гоминид — сам по себе интеллект окаменелостей не оставляет. С другой — оно покоилось на вполне логичном рассуждении: зачем бы еще древним гоминидам было так гипертрофировать энергетически дорогой, уязвимый и создающий массу проблем при деторождении орган? Это имеет смысл лишь в том случае, если каждая прибавка его объема делает обладателя такого мозга еще умнее.

Это соображение, вероятно, и в самом деле справедливо как общее правило, но все-таки не как непреложный закон. Во всяком случае, из него не следует справедливость обратного утверждения: уменьшение мозга в ходе эволюции той или иной формы вовсе не обязательно влечет за собой снижение интеллекта. И свидетельствует об этом отнюдь не только динамика этого показателя у поздних сапиенсов. Единственный доступный для измерения череп флоресского «хоббита» заключал в себе мозг объемом примерно 420 куб. см — немножко меньше, чем у среднего шимпанзе или австралопитека. Между тем материальная культура «хоббитов» и прежде всего их орудия соответствуют культуре поздних эректусов (потомками которых «хоббиты», вероятно, и были), то есть существ, чей мозг был по крайней мере вдвое больше. Да и то, что среди физиологически здоровых (и даже прославившихся своими творческими достижениями) современных людей можно найти индивидуумов как с мозгом чуть больше тысячи кубиков, так и со вдвое большим, показывает, что возможности мозга не так уж жестко связаны с его размером.

А что признание этого факта изрядно затрудняет интерпретацию палеоантропологических находок — ну так эволюция и не брала на себя обязательства облегчить жизнь своим исследователям.

Надеюсь, всего вышесказанного достаточно, чтобы сделать вывод: наиболее популярные представления о современной эволюции человека и ее будущих результатах — будь то футуристический головастик или «общество идиократии», — мягко говоря, не имеют под собой достаточных оснований. Никаких фактов, указывающих на то, что биологическая эволюция человечества или отдельных его популяций продолжается, мы назвать не можем (если только не понимать под словом «эволюция» любое изменение частот генов или даже отдельных нуклеотидных полиморфизмов).

В допущении, что современный человек никуда не эволюционирует, иногда видят какую-то уступку креационизму или попытки не мытьем, так катаньем протащить в науку представление об особой природе человека, резко отличной от природы всех прочих живых существ: вот, мол, все они эволюционируют, а человек — нет. Но мы уже знакомы с видами, эволюция которых практически остановилась не на какие-то там века или тысячелетия, а на сотни миллионов лет. И никто почему-то не говорит, что эти данные льют воду на мельницу креационистов или приписывают щитню и гаттерии особую природу, резко отличную от природы всех прочих живых существ. Так почему же вопрос об эволюции человека мы должны рассматривать сквозь призму подобных опасений? И что это вообще за позиция — воздерживаться от вытекающего из фактов вывода только потому, что он может быть использован кем-то для обоснования тех или иных ложных взглядов? Следуя такой логике, нельзя было бы обнародовать и то, что археоптерикс — не настоящая птица, а энанциорнис, или что неандерталец — не предок современного человека, а параллельный вид. Понятно, что такой подход означает отказ от научной объективности в угоду тем или иным идеологемам.

Впрочем, те же требования научной объективности не позволяют нам сказать со всей определенностью, что биологическая эволюция человека безусловно остановилась. Единственное, что мы можем твердо сказать — это что известные на сегодняшний день факты не свидетельствуют о каких-либо эволюционных изменениях, происходящих сейчас с видом Homo sapiens, а принятые сегодня представления о механизмах эволюции не диктуют необходимости таких изменений.

Прекращение биологической эволюции человека, разумеется, не означает, что он достиг предела совершенства и что развиваться ему больше некуда. Скорее наоборот — мало того, что человек вообще-то представляет собой с эволюционной точки зрения довольно «сырую» и недоработанную конструкцию, так эта конструкция еще и создавалась отбором для совсем других условий, нежели те, в которых живет сегодня абсолютное большинство человечества. Человеческий организм, например, совершенно не рассчитан на ситуацию, когда еда есть всегда, а ее добыча не требует сколько-нибудь серьезных физических усилий. Все врожденные поведенческие стратегии побуждают человека никогда не упускать случая поесть досыта (и, что еще важнее, накормить своих детей) — поскольку формировались они под такой образ жизни, при котором никогда не было известно, когда такая возможность представится в следующий раз. В результате современное человечество, еще не вполне справившись с проблемой массового голода, столкнулось с проблемой массового ожирения: число людей с избыточным весом на планете уже превышает число систематически недоедающих[317]. Причем оказывается, что избавить людей от лишнего веса куда трудней, чем избавить их от голода — поскольку тут приходится действовать вопреки биологическим основам нашего поведения.

Что делает человек, когда, въехав в новую квартиру, обнаруживает, что строители оставили целый ряд недоделок, а некоторые особенности интерьера не соответствуют его потребностям и вкусам? Засучает рукава и принимается за ремонт. Точно так же недоработанность биологической организации человека и ее явная неадекватность принятому образу жизни естественным образом порождают желание доделать и переделать все, что нас в ней не устраивает. Сейчас, когда наука и техника вплотную подошли к овладению инструментами, позволяющими редактировать геном (но, увы, пока далеки от полного понимания того, как этот геном работает), это желание вполне может вскоре воплотиться в реальность. Но независимо от того, насколько удачными будут попытки такого рода, они уже будут находиться за пределами биологической эволюции — и следовательно, за пределами темы этой книги.