Революция

Первое издание книги Дарвина «Происхождение видов» вышло в свет 24 ноября 1859 года в Лондоне, и с тех пор биология изменилась навсегда. (На илл. 2 мы видим титульный лист первого издания, Дарвин называл книгу не иначе как «мое дитя».) Однако прежде чем изучать основную идею «Происхождения видов», важно понять, о чем в этой книге не говорится. Дарвин не пишет ни единого слова ни о собственно происхождении жизни, ни об эволюции Вселенной в целом. Более того, вопреки распространенным представлениям, он вообще не говорит об эволюции людей – кроме пророческого оптимистического абзаца почти в самом конце книги: «В будущем, я предвижу, откроется еще новое важное поле исследования. Психология будет прочно основана на фундаменте, уже прекрасно заложенном м-ром Хербертом Спенсером, а именно на необходимости приобретения каждого умственного качества и способности постепенным путем. Много света будет пролито на происхождение человека и на его историю». Лишь в другой, более поздней книге «Происхождение человека и половой отбор», вышедшей в свет примерно через 12 лет после «Происхождения видов», Дарвин решил подчеркнуть, что его представления об эволюции относятся и к людям. Более того, он выразился весьма конкретно: сделал вывод, что люди – прямые потомки обезьяноподобных существ, обитавших, вероятно, на деревьях в Старом Свете (то есть в Африке).

«Мы узнаем, таким образом, что человек произошел от волосатого, хвостатого четвероногого, вероятно, водившегося на деревьях и жившего в Старом Свете. Это существо, если бы все его строение было исследовано натуралистом, было бы причислено к четыреруким, так же несомненно, как и еще более древний предок обезьян Старого и Нового Света.»

(Здесь и далее пер. И. Сеченова)

Однако вся самая тяжкая интеллектуальная работа, связанная с разработкой идеи эволюции, была проделана именно в «Происхождении видов». Дарвин одним ударом развенчал идею разумного замысла, развеял представление о том, что биологические виды вечны и неизменны, и предложил механизм, благодаря которому достигается и разнообразие, и адаптивность.

Говоря кратко и просто, теория Дарвина зиждется на четырех столпах, поддерживаемых одним и тем же замечательным механизмом. Эти столпы – эволюция, градуализм, происхождение от общего предка и видообразование. А основной механизм, который движет всем этим и скрепляет воедино разные элементы, заставляя их взаимодействовать, – это естественный отбор, который, как нам теперь известно, в некоторой степени обеспечивается и другими средствами эволюционных перемен, о которых во времена Дарвина еще не знали.

Приведу весьма сжатое изложение главных составляющих теории Дарвина. В основном это описание собственных идей Дарвина, а не модернизированная в соответствии с нынешними научными представлениями версия его концепций. К сожалению, в некоторых местах нам все же не удастся обойтись без линий доказательств, накопленных уже после Дарвина. Однако, как мы обнаружим в следующей главе, Дарвин все же сделал одну серьезную ошибку, которая могла бы полностью дезавуировать главную его идею – идею естественного отбора. Сам Дарвин в этой ошибке не повинен, в XIX веке никто не имел ни малейшего представления о подлинной сути генетики, однако Дарвин не понял, что та теория наследования, из которой он исходит, губит концепцию естественного отбора на корню.

Итак, первый столп его теории – эволюция как таковая. Хотя у некоторых соображений Дарвина по поводу эволюции были предшественники, все же французским и английским натуралистам (в их числе особенно выделяются Пьер-Луи Моро де Мопертюи, Жан-Батист Ламарк, Роберт Чемберс и дед Дарвина Эразм Дарвин) не удалось убедительно объяснить, какой механизм стоит за эволюцией. А вот как описывал эволюцию сам Дарвин: «…Воззрение, до недавнего времени разделявшееся большинством натуралистов, а ранее разделявшееся и мною, а именно, что каждый вид был создан независимо от остальных, – ошибочно. Я вполне убежден, что виды не неизменны и что все виды, принадлежащие к тому, что мы называем одним и тем же родом, – прямые потомки одного какого-нибудь, по большей части вымершего вида». Иначе говоря, виды, с которыми мы сталкиваемся сегодня, существовали не всегда. Напротив, они – потомки каких-то более ранних видов, которые уже вымерли. Современные биологи проводят различие между микроэволюцией – небольшими переменами (вроде тех, которые иногда наблюдаются у бактерий), которые вызваны эволюционным процессом на протяжении относительно недолгого времени и, как правило, наблюдаются в пределах локальных популяций, – и макроэволюцией, результатом эволюции на протяжении длительных периодов, обычно у вида в целом (к макроэволюции относится и массовое вымирание – как у динозавров). За годы, миновавшие с выхода в свет «Происхождения видов», идея эволюции настолько прочно заняла позицию основного принципа всех исследований в науках о жизни на Земле, что Феодосий Добжанский, один из самых выдающихся биологов-эволюционистов ХХ века, в 1973 году опубликовал эссе под названием «Биология имеет смысл только с точки зрения эволюции». В конце этой статьи Добжанский отметил, что французский философ и священник-иезуит Пьер Тейяр де Шарден «был креационистом, однако понимал, что Творение в нашем мире реализуется посредством эволюции».

Идею второго столпа – градуализма – Дарвин позаимствовал в основном из трудов двух геологов. Один из них – Джеймс Геттон, живший в XVIII веке, другой – современник, а впоследствии и близкий друг Дарвина Чарльз Лайель. Геологические данные показывают, что крупные географические зоны покрыты одинаковыми горизонтальными слоями. В сочетании с тем, что в этих слоях обнаруживали разные ископаемые останки, это натолкнуло ученых на мысль, что перемены происходили шаг за шагом. Геттон и Лайель – главные прародители современной теории актуализма или униформизма, согласно которой процессы наподобие эрозии и образования осадочных пород происходили в прошлом примерно в том же темпе, что и в настоящем (к этой концепции мы вернемся в главе 4, когда у нас пойдет разговор о лорде Кельвине). Дарвин отстаивал ту точку зрения, что подобно тому, как геологические процессы медленно, но верно формируют облик Земли, эволюционные изменения – это результат трансформаций, занявших сотни тысяч поколений. Следовательно, нельзя ожидать, что можно будет заметить существенные перемены меньше чем за десятки тысяч лет (разве что мы имеем дело с организмами, которые размножаются очень быстро, наподобие бактерий, которые, как мы теперь знаем, способны за очень короткое время выработать у себя устойчивость к антибиотикам). Однако в противоположность теории униформизма, темпы эволюции, как правило, у каждого вида в разное время разные. Как мы еще увидим, скорость, с которой происходит эволюция, в основном определяется естественным отбором. Некоторые «живые ископаемые», например, миноги – морские позвоночные, лишенные челюстей, с воронкообразным ртом – судя по всему, практически не эволюционировали на протяжении последних 360 миллионов лет. К делу не относится, но любопытно само по себе, что идею пошаговых изменений выдвинул в XVII веке философ-эмпирик Джон Локк. Это ему принадлежит глубокое замечание: «Границы видов, по которым их различает человек, человеком и созданы».

Третий столп теории Дарвина – понятие общего предка – в современном виде вдохновляет всех, кто занимается поисками происхождения жизни. Дарвин первым отметил, что, несомненно, все представители того или иного таксономического класса, скажем, все позвоночные, произошли от общего предка. Однако воображение увлекло его далеко за пределы этой концепции. Хотя его теория была выдвинута задолго до того, как появилось представление, например, о том, что у всех живых организмов есть общие свойства – код ДНК, небольшой набор аминокислот и особые молекулы, которые служат своего рода валютой при производстве энергии, – Дарвину хватило храбрости провозгласить: «Аналогия заставила бы меня сделать еще один шаг – допустить, что все животные и растения происходят от одного общего прототипа». Правда, после этого он оговаривается, что «аналогия может иногда быть неверным путеводителем», однако все же заключает: «Мы должны допустить, что и все органические существа, когда-либо жившие на земле, могли произойти от одной первобытной формы».

Однако, спросите вы, если вся жизнь на Земле произошла от одного общего предка, откуда взялось такое поразительное разнообразие? Ведь мы уже решили, что именно это свойство жизни нуждается в объяснении. Дарвин не стал увиливать и встретил эту трудную задачу лицом к лицу: недаром слово «виды» вынесено в название его книги. Для решения задачи разнообразия Дарвин выдвинул еще одну оригинальную идею – идею видообразования, ответвления отдельных видов. Все формы жизни ответвились от общего предка, как ветви дерева – от общего ствола, считает Дарвин. От ствола отходят сучья, а от них – тонкие веточки, так и древо жизни получилось в результате всевозможных ответвлений и отпочкований, в результате которых образовывались отдельные виды. Многие из них вымерли – подобно тому, как засыхают и отламываются ветви. Однако, поскольку при каждом разветвлении количество видов-потомков данного предка удваивается, количество разных видов стремительно растет. Но в какой момент происходит видообразование? По современным представлениям, в основном тогда, когда группа представителей того или иного вида оказывается в географической изоляции. Например, какая-то группа переселилась на дождливую сторону горного кряжа, а остальной вид остался на сухой стороне. Со временем из-за разной среды обитания эти популяции двинулись разными эволюционными тропами и утратили возможность порождать плодовитое потомство – то есть превратились в разные виды. В более редких случаях видообразование создает новые виды посредством скрещивания старых. Похоже, именно это и произошло в случае итальянского воробья, который, как доказано в 2011 году, генетически находится между испанским (черногрудым) воробьем и домовым воробьем. Итальянский и испанский воробьи – это разные виды, однако итальянский и домовый образуют гибриды.

Удивительный факт: знаменитый писатель Владимир Набоков, автор «Лолиты» и «Бледного огня», в 1945 году выдвинул сенсационную гипотезу эволюции группы бабочек под названием Polyommatus. Набоков всю жизнь интересовался бабочками и отметил, что они прибывали в Новый Свет из Азии несколькими волнами на протяжении миллионов лет. Группа ученых, изучавшая последовательности генов, в 2011 году, к собственному удивлению, подтвердила гипотезу Набокова. Они обнаружили, что у американского вида есть общий предок, живший около 10 миллионов лет назад, однако многие американские виды ближе связаны с бабочками Старого Света, чем со своими соседками.

Дарвин прекрасно понимал, как важно понятие о видообразовании для его теории, и включил в книгу схематический чертеж «Древа жизни» (на илл. 3 мы видим оригинальный рисунок из записной книжки Дарвина за 1837 год). Это единственный рисунок на всю книгу. Как ни удивительно, Дарвин приписал вверху страницы предупреждение «I think» – «Я так думаю».

Илл. 3

Биологи-эволюционисты во многих случаях сумели выявить, какие факторы непосредственно повлияли на видообразование: это касалось и пар видов, которые, вероятно, недавно отпочковались от одного какого-то вида, и пар, которые вот-вот разойдутся в стороны. На более детальном уровне сочетание данных молекулярной биологии и палеонтологии – науки об ископаемых – позволило выстроить относительно подробное и обоснованное филогенетическое древо семейств ныне живущих и недавно вымерших млекопитающих.

Тут я не сдержусь и позволю себе маленькое отступление – отмечу, что по моему личному мнению у идей общего предка и видообразования есть одна особенность, которая придает теории Дарвина особую ценность. Лет десять назад, когда я работал над книгой «Ускоряющаяся Вселенная» («The Accelerating Universe»), я пытался выяснить, какие именно составляющие придают гипотезе о строении вселенной «красоты» в глазах ученых. В конце концов я пришел к выводу, что два жизненно необходимых условия – это простота и так называемый принцип Коперника (в случае физики третьим ингредиентом оказалась симметрия). Под простотой я подразумеваю редукционизм в том смысле, в каком его понимает большинство физиков: способность объяснить максимум явлений минимумом законов. Именно такова была и остается цель современной физики. Физикам, например, не нравится, что у них есть одна замечательная теория для субатомного уровня (квантовая механика) и другая не менее замечательная теория (общая теория относительности) для Вселенной в целом. Нет, им непременно требуется единая «Теория Всего», которая объясняла бы и то, и другое (мы вернемся к этой теме в главе 11).

Принцип Коперника назван в честь польского астронома Николая Коперника, который в XVI веке сместил Землю с престижной должности центра мироздания. Теории, следующие принципу Коперника, не требуют, чтобы люди занимали какое-то особое место – они справедливы и без этого. Коперник научил нас, что Земля – не центр Солнечной системы, и дальнейшие астрономические открытия лишь укрепили нас в убеждении, что, с точки зрения физики, люди не играют в мироздании никакой особой роли. Мы живем на крошечной планетке, которая вращается вокруг заурядной звезды, в Галактике, где таких звезд сотни миллиардов. Наше физическое ничтожество этим не ограничивается. Мало того, что в наблюдаемой Вселенной около двухсот миллиардов галактик, но даже обычная материя – вещество, из которого состоим и мы, и все звезды, и газ во всех галактиках – составляет всего лишь чуть больше четырех процентов энергетического бюджета Вселенной. Иначе говоря, в нас нет совершенно ничего особенного (в главе 11 мы поговорим о некоторых предположениях, согласно которым слишком сильно скромничать по примеру Коперника тоже не стоит).

И редукционизм, и принцип Коперника – фирменные черты эволюционной теории Дарвина. Дарвин объяснил более или менее все, что связано с жизнью на Земле (кроме ее происхождения) одной единой теорией. Большего редукционизма и представить себе нельзя. К тому же его теория – насквозь коперниковская. Люди развивались точно так же, как и любой другой организм. Метафора древа жизни предполагает, что самые молодые почки отделены от главного ствола примерно одинаковым количеством разветвлений, и единственная разница – то, что они смотрят в разные стороны. Точно так же в эволюционной схеме Дарвина все живущие на данный момент организмы, и люди в том числе, – продукт примерно одинаковых эволюционных путей. Люди в этой схеме не занимают никакого особого, уникального места, они отнюдь не венец творения, а результат адаптации и развития своих предков на Земле.

Это был конец «абсолютного антропоцентризма». Все твари земные – одна большая семья. По словам влиятельного биолога-эволюциониста Стивена Джея Гульда, «Дарвинова эволюция – это не лестница, а куст». Именно это в большой степени и послужило причиной того, что теории Дарвина так упорно сопротивлялись в течение более 150 лет: многие боялись, что теория эволюции сместит человека с пьедестала, который он сам себе воздвиг. Дарвин заставил переосмыслить природу всего сущего и место человека в мироздании. Обратите внимание, что при такой картине мира, где выживают лишь наиболее «приспособленные» (о чем мы скоро поговорим в контексте естественного отбора), вполне можно сказать, что насекомые намного превзошли человека, ведь их так много. И в самом деле, английский генетик Дж. Б. С. Холдейн, как рассказывают (впрочем, может быть, это и выдумка), на вопросы теологов, можно ли сказать что-нибудь о Творце на основании изучения творения, отвечал, что Господь «страстно любит жучков». Сегодня мы знаем, что даже в размере генома люди сильно уступают – хотите верьте, хотите нет – пресноводной амебе под названием Polychaos dubium. У нее целых 670 миллиардов пар нуклеотидов ДНК – то есть геном этого микроорганизма более чем в 200 раз больше генома человека!

Следовательно, теория Дарвина с запасом удовлетворяет двум критериям подлинно красивой теории (конечно, они несколько субъективны, что и говорить). Неудивительно, что «Происхождение видов» вызвало тектонический сдвиг в мировоззрении – пожалуй, такое не удавалось еще ни одному научному труду.

Вернемся к самой теории. Дарвину было недостаточно просто заявить об эволюционных переменах и о причинах разнообразия. Он считал, что его главная задача – объяснить, как именно проходят эти процессы. А для этого ему нужно было объяснить, почему в природе налицо общий замысел, при помощи какой-то теории, которая послужила бы достойной альтернативой теории творения. Профессор из университета Тафтса философ Дэниел К. Деннетт назвал его идею естественного отбора ни много ни мало «самой лучшей идеей в истории человечества».