Огарок во тьме. Моя жизнь в науке - Ричард Докинз
Настоящая эволюция, предположительно, не ограничена в своих блужданиях по кубу – Музею всех возможных раковин. Но, как уже заметил Рауп, существует довольно много зон (точнее, объемных областей), куда хода нет: хоть математически в них все возможно, но в них не выжил ни один моллюск. Такие формы были бы нежизнеспособны. Мутанты, забредшие в такие области, где “обитают драконы”, попросту умирали. Ниже приведены четыре математически возможных жителя необитаемой области куба. Они не существуют в виде раковин – но, что занятно, существуют в виде рогов антилоп и других полорогих.
Но строго говоря, Музей всех возможных раковин – не трехмерный куб. Его можно считать кубом, только если не брать в расчет поперечное сечение растущей трубки и принять его, скажем, за круг. Я попробовал добавить к исходным трем генам четвертый, дающий разнообразные эллиптические формы вместо круга. Но реальная жизнь не склонна к такому геометрическому совершенству. Поперечное сечение многих раковин непросто определить математически (хотя в принципе это возможно), поэтому я вводил его в программу вручную. За исключением изменений в эмбриологическом модуле, программа осталась в том же виде, в ней было всего три гена, и я вывел на экране компьютера обнадеживающе реалистичную коллекцию раковин (см. ниже):
Можно ли было добавить в мою эволюционную программу новые эмбриологические модули, вдобавок к исходной эмбриологии деревьев и эмбриологии раковин? Меня давно увлекали “преобразования” Дарси Томпсона. Этот великий шотландский зоолог (см. стр. 111–112) был в числе тех, кто вдохновлял и Раупа, и, позже, меня самого в работе над раковинами. Но главным образом он был известен своими демонстрациями того, как одну биологическую форму можно превратить в другую путем математического преобразования. Это можно представить наглядно, изобразив определенную форму животного – скажем, краба Geryon — на растянутом резиновом листе. И вы обнаружите, что можете преобразовать его в разнообразные родственные формы, растягивая резину математически заданными способами. Вот как Дарси Томпсон изображает этот процесс. Вверху слева на бумаге (“резине”) в клетку изображен Geryon. Формы (увы, лишь приблизительные) пяти других крабов можно получить, растягивая координаты (“резину”) пятью разными изящными математическими способами.
Я давно и увлеченно воображал: что бы сделал Дарси Томпсон, имейся у него компьютер? Однажды я включил этот вопрос в билеты к выпускному экзамену по зоологии в Оксфорде. Кажется, его никто не выбрал – может быть, потому, что, увы, лекционный материал их к этому не готовил, а экзаменуемые предпочитают действовать наверняка (и их можно понять). И вот я решил попытаться ответить на собственный вопрос, изменив биоморфную программу. Гены теперь не управляли развитием дерева, а математически определяли растяжение виртуальной “резины” в компьютере. Как и в случае с конхоморфами, требовалось переписать лишь ядро эмбриологической схемы, остальная программа оставалась без изменений. Пошаговый отбор должен был позволить “эволюционно” пройти от Geryon до, скажем, Corystes. По примеру самого Дарси Томпсона я был готов оставить за скобками то, что все эти виды крабов – современные, ни один из них не произошел от другого. Меня захватила мысль, что родственных друг другу животных можно представить как искаженные, растянутые, перекрученные версии друг друга в великом Математическом музее всех животных.
Для этого требовалось намного лучше разбираться в математике и компьютерах, чем было по силам мне – даже если бы у меня нашлось на это время. Поэтому я принял участие в коллективной заявке на грант в Оксфорде, чтобы нанять двух программистов. Одному предстояло работать над моим проектом по Дарси Томпсону, другому – над не связанным с этим проектом по сельскому хозяйству. На “мой” проект пришел работать программистом Уилл Эткинсон, и это было все, о чем я мог мечтать.
“Гены” в “дарси-томпсоновской” программе Уилла выполняли целый ряд функций. Одни меняли форму “растянутой резины” от прямоугольника к трапеции (величина искажения определялась численным значением гена). Другие меняли одну или обе “оси” на логарифмические или проводили другие математические преобразования. Биологическая форма, изображенная на резине, постепенно менялась по мере того, как наблюдатель выбирал предпочитаемых “потомков” для “дальнейшего разведения”, как и в исходной биоморфной программе.
Программа Уилла была написана весьма изящно, но формы, которые в ней “эволюционировали”, со сменой поколений выглядели все менее биологическими. Эволюционирующие животные все больше напоминали вырожденные версии своих предков, а не новые жизнеспособные преобразования и не новых правдоподобных потомков, возникших в ходе эволюции, как было с моими исходными биоморфами. У “дарси-морфов” нет эмбриологии. От поколения к поколению эволюционируют не формы животных, а “резина”, на которой они изображены.
Если уж на то пошло, исходные преобразования Дарси Томпсона не были подлинно эволюционными: животные, которых он рисовал, были взрослыми и современными. Взрослые животные не преобразуются в других взрослых животных. Эмбриологические процессы эволюционируют из эмбриологических процессов у предков. Джулиан Хаксли (который занимал должность преподавателя зоологии в Новом колледже до меня) видоизменил технику Дарси Томпсона так, чтобы преобразовывать эмбрионы во взрослых, и, как заметил Питер Медавар, это ее применение было более биологически правдоподобным. Мои исходные биоморфы были “плодотворными” и даже “творческими” в порождении биологических форм потому, что обладали эмбриологией: рекурсивно ветвящиеся деревья возможностей, в которые встроена своего рода склонность продолжать эволюцию в новых интересных направлениях. У конхоморфов тоже была своя эмбриология (совсем другая, но биологически осмысленная), способная порождать богатое разнообразие биологически правдоподобных форм. Есть ли у эмбриологии в реальной жизни подобная “творческая” склонность? Эволюционирует ли эмбриология, чтобы лучше порождать эволюцию? Может ли существовать некий отбор высшего порядка, благоприятствующий эволюционно плодородным эмбриологиям? Так зародилась моя идея “эволюции способности к эволюции”, к которой я совсем скоро вернусь.
Мои исходные девятигенные биоморфы из книги “Слепой часовщик” блуждали эволюционными тропами в рамках девятимерного гиперкуба. Эволюционные тенденции сводились к движению дюйм за дюймом в этом конкретном гиперкубе, девятимерном Музее всех биоморфов. Меня интересовали возможные пути побега за пределы гиперкуба, в гиперкуб побольше. Например, можно было заменить эмбриологию на совершенно другую – скажем, вместо эмбриологии деревьев установить эмбриологию улиток; так я и сделал. Но до этого меня заинтересовало, каковы будут последствия, если увеличить число генов, воздействующих на существующую эмбриологию – эмбриологию исходных, древообразных биоморфов. Это было все равно что увеличить количество измерений математического пространства, доступного для эволюции, и я надеялся, что такое расширение позволит лучше понять настоящую биологическую эволюцию. Я проделал это в две стадии. Во второй стадии я
