Марио Ливио - От Дарвина до Эйнштейна. Величайшие ошибки гениальных ученых, которые изменили наше понимание жизни и вселенной
«Что касается теории естественного отбора как такового, я всегда буду считать, что она ваша и только ваша. Именно вы проработали ее в подробностях, о которых я и не подумал, за долгие годы до того, как у меня забрезжили мысли на эту тему, и моя статья никого не убедила бы и прошла бы незамеченной – на нее обратили бы внимание разве что как на оригинальную точку зрения – в то время как ваша книга произвела настоящую революцию в изучении естественной истории.»
Давайте попытаемся проследить ход мысли Дарвина. Итак, он отметил, что, во-первых, виды склонны производить больше потомства, чем способно выжить. Во-вторых, отдельные особи в пределах одного вида не тождественны друг другу. Если у кого-то появляется какое-либо преимущество с точки зрения способности преодолевать неблагоприятные обстоятельства в окружающей среде – и если это преимущество может передаваться по наследству и переходит от него к потомкам, – то со временем в популяции постепенно наметится перевес в пользу особей, которые приспособлены лучше. Вот как об этом пишет сам Дарвин[35] в третьей главе «Происхождения видов»:
«Благодаря этой борьбе [за жизнь] вариации, сколь угодно слабые и происходящие от какой угодно причины, если только они сколько-нибудь полезны для особей данного вида в их бесконечно сложных отношениях к другим органическим существам и физическим условиям их жизни, будут способствовать сохранению таких особей и обычно унаследуются их потомством. Так же и потомки их будут иметь более шансов выжить, так как из периодически нарождающихся многих особей любого вида может выжить только незначительное число. Этот принцип, в силу которого каждая слабая вариация сохраняется, если она полезна, я назвал термином «Естественный отбор»[36].
Если прибегнуть к современной генетической терминологии, о которой Дарвин не знал ровным счетом ничего, можно сказать, что естественный отбор – это просто утверждение, что особи, у которых «лучше» гены (с точки зрения выживания и размножения), смогут дать больше потомства, и гены у этого потомства тоже будут (относительно) «лучше». Иначе говоря, когда пройдет много поколений, благоприятные мутации сохранятся и распространятся, а неблагоприятные исчезнут, что и приведет к эволюции в сторону лучшей приспособленности. Например, очевидно, что скорость выгодна и хищнику, и жертве. Так что на равнинах Серенгети в восточной Африке естественный отбор привел к появлению самых быстрых животных на Земле.
Чтобы сложилась полная картина естественного отбора, нужно несколько составляющих. Во-первых, естественный отбор происходит на уровне популяций, то есть в географически ограниченных сообществах особей, которые скрещиваются между собой, а не на уровне отдельных особей. Во-вторых, популяции, как правило, размножаются с такой скоростью, что если у них будет выживать все потомство, их численность возрастет по экспоненте. Скажем, самка луна-рыбы вида Mola mola за один раз производит целых 300 миллионов икринок. Даже если бы только каждая сотая икринка – один процент – оплодотворялась и развившаяся из нее рыба доживала бы до взрослого состояния, рыбы-луны заполонили бы планету (вспомним, что вес взрослой луны-рыбы достигает полутора тонн). К счастью, благодаря конкуренции за ресурсы в пределах одного вида, борьбе с хищниками и прочим неблагоприятным внешним условиям, от каждой пары родителей, принадлежащих к тому или иному виду, выживает и размножается в среднем лишь два детеныша.
Это описание ясно показывает, что слово «отбор» в определении естественного отбора по Дарвину относится скорее к процессу уничтожения «слабейших» представителей популяции (с точки зрения выживания и размножения), а не к отбору, производимому антропоморфной природой. В переносном смысле можно представить себе процесс отбора как просеивание сквозь гигантское сито. Более крупные частицы (те, кто выживает) остаются в сите, а те, которые сквозь него проходят, уничтожаются. Сила, которая трясет сито, – окружающая среда. Поэтому Альфред Рассел Уоллес[37] [38] в письме к Дарвину 2 июля 1866 года даже предлагает изменить название принципа:
«Поэтому мне хотелось бы предложить вам подумать, нельзя ли полностью избежать подобного источника недопонимания… думается, это можно сделать безо всякого труда и весьма действенно, если принять термин Спенсера (который он предпочитает термину «естественный отбор» и применяет гораздо чаще): «выживание наиболее приспособленных». Это выражение представляет собой простую констатацию факта, а «естественный отбор» – метафорическое его описание, в некоторой степени непрямое и неточное, поскольку даже если мы станем персонифицировать Природу, очевидно, что она не столько отбирает особенно дорогие ей виды, сколько уничтожает самые нелюбимые.»
Дарвин согласился с его мнением и в пятом издании «Происхождения видов» заменил словосочетание «естественный отбор» выражением «выживание наиболее приспособленных», которое пустил в обращение в 1864 году ученый-энциклопедист Герберт Спенсер. Однако современные биологи предпочитают первоначальный вариант, поскольку выражение Спенсера может создать ошибочное впечатление, будто выживают только сильные и здоровые. На самом же деле «выживание наиболее приспособленных» для Дарвина значило в точности то же самое, что и «естественный отбор». То есть особи с отборными благоприятными наследуемыми признаками как раз и передают их потомству успешнее всего. Именно поэтому, хотя Дарвин признавал, что его вдохновляют идеи радикалов от философии вроде Томаса Мальтуса[38] – своего рода биологическая экономика в мире свободной конкуренции, – налицо и важные различия.
Третье, крайне важное обстоятельство, которое стоит отметить в связи с естественным отбором, состоит в том, что естественный отбор проходит в два последовательных этапа, первый из которых предполагает случайность, зато второй совершенно точно не случаен. На первом этапе возникает наследуемая вариация. На современном биологическом языке мы понимаем это как генетическую вариацию, вызванную случайной мутацией, перетасовкой генов и всеми процессами, связанными с половым размножением и созданием оплодотворенной яйцеклетки. На втором этапе, этапе отбора, те особи в популяции, которые лучше приспособлены к конкуренции – будь то с собратьями по виду, с представителями других видов или с точки зрения способности преодолевать неблагоприятные условия окружающей среды – с большей вероятностью выживают и оставляют потомство. Вопреки некоторым заблуждениям по поводу естественного отбора, на втором этапе случай играет куда более скромную роль. Однако все же верно, что процесс естественного отбора не полностью детерминирован: хорошие гены не помогли, например, динозаврам пережить падение огромного метеорита. Однако в общем и целом эволюция представляет собой именно постепенное изменение последовательности генов.
Таковы две главные черты, которые отличают естественный отбор от концепции «замысла». Во-первых, у естественного отбора нет никакого долгосрочного «стратегического плана» либо конечной цели (он не телеологичен). Эволюция не стремится к какому-то идеалу совершенства, а просто на протяжении поколений не гнушается уничтожением неприспособленных и при этом то и дело меняет направление или даже приводит к вымиранию целых генеалогических линий. «Великий зодчий» не стал бы так поступать. Во-вторых, поскольку естественному отбору приходится волей-неволей иметь дело с уже существующим материалом, он не вполне «отвечает» за результат. Начинает естественный отбор с модификации видов, которые уже развились до какого-то состояния, он не создает их с нуля. Это все равно что просить портного перешить старое платье вместо того, чтобы обратиться в модный дом Версаче и заказать там новую модель. Следовательно, дизайн результатов естественного отбора, мягко говоря, оставляет желать лучшего (хотелось бы вам, например, заполучить поле зрения с круговым обзором, на все 360 градусов, или четыре руки? И наоборот – может быть, нервы в зубах или простата, полностью охватывающая мочеиспускательный канал, не лучшие инженерные решения?). Так что даже если определенные качества и принесли бы выгоду в смысле приспособленности, естественный отбор их не даст, пока нет наследуемой вариации, которая их обеспечит. Более того, несовершенство – верный признак того, что здесь поработал естественный отбор.
Наверное, вы уже отметили, что Дарвинова теория эволюции по самой своей природе такова, что для нее не так уж просто найти прямые доказательства, поскольку эволюция действует в течение такого длительного времени, что на этом фоне рост травы выглядит как ускоренная съемка в кино. Сам Дарвин писал геологу Ф. У. Геттону[39] 20 апреля 1861 года: «В сущности, мне наскучило втолковывать всем и каждому, что я не претендую на то, чтобы представить доказательства того, как один вид превращается в другой, но я убежден, что в целом это представление верно, поскольку таким образом можно сгруппировать и объяснить очень много явлений». Тем не менее биологи, геологи и палеонтологи собрали массу косвенных доказательств эволюции, большинство из которых выходят за рамки этой книги, поскольку прямо не связаны с ляпсусом Дарвина. Позвольте отметить лишь то обстоятельство, что исследования ископаемых останков недвусмысленно свидетельствуют о развитии жизни от простого к сложному. То есть когда речь идет о миллионах и миллиардах лет геологического времени, то чем древнее геологический слой, где найдены останки, тем проще вид.
