2
Великие эволюционные переходы

Биологическая история Земли началась со спонтанного возникновения жизни, которая развивалась миллиарды лет в процессе формирования клеток, органов и организмов и в ходе последнего этапа – относительно короткого, он начался около 2–3 млн лет назад – создала вид, способный разобраться в том, как все это происходило. Человечество, наделенное постоянно развивающимся языком и силой абстрактного мышления, сумело отчетливо представить себе этапы, приведшие к появлению человека. Эти этапы называют «великими эволюционными переходами». Вот они:

1. Возникновение жизни.

2. Появление сложных (эукариотических) клеток.

3. Возникновение полового размножения, что создало условия для управляемой системы обмена ДНК и воспроизводства видов.

4. Появление организмов, состоящих из множества клеток.

5. Возникновение сообществ.

6. Возникновение языка.

В наших с вами телах есть следы каждого из этих великих переходов; история жизни записана в нас. Первыми появились микробы, представленные современными видами бактерий, обитающих в нашем пищеварительном тракте и других органах, – численность этих микроорганизмов в 10 раз выше, чем клеток, несущих нашу собственную ДНК. Далее идут генетически-человеческие клетки, предки которых были созданы путем слияния микробных клеток, впоследствии трансформировавшихся в митохондрии, рибосомы, ядерные оболочки и другие компоненты, обеспечивающие эффективную работу современных клеточных формаций. Эти клетки называют эукариотическими, отличая их от прокариотических клеток бактерий. Следующими в нашем личном телесном «учебнике истории» идут составленные из массы эукариотических клеток органы – первыми их обладателями стали медузы и губки, обитавшие в древних морях. Далее – человеческая личность, запрограммированная на формирование сообществ, организуемых посредством сложного сочетания языка, инстинкта и социального опыта. И вот мы стоим, ходим, а когда взволнованы – бегаем. Каким-то образом, не имея определенной цели, за 3,8 млрд лет мы во всей этой суматохе дошли до нашего нынешнего состояния и продолжаем нести в себе следы перипетий мутаций и естественного отбора – прямоходящие, двуногие, поддерживаемые костями мешки с соленой водицей, движимые системами управления, возникшими еще в эру рептилий. Многие химические соединения, циркулирующие в наших водянистых телах (на жидкости приходится 80 % от общей массы тела человека), примерно такие же, как и те, что наполняли воды древнего океана. Философия и литература зачастую все еще подпитываются широко распространенным представлением о том, что все доисторические и исторические события – каждый великий переход – служили для того, чтобы на Земле появились мы. Некоторые утверждают, что все, произошедшее за 3,8 млрд лет, с момента зарождения жизни, было предназначено исключительно для нас. Исход Homo sapiens из Африки и распространение по всему обитаемому миру якобы были неким образом предопределены. Нам было предначертано править этой планетой; обращаться с ней так, как мы пожелаем – наше неотчуждаемое право. Это заблуждение, как я полагаю, и определяет мировоззрение человечества.

Рассмотрим великие переходы более детально. Первый переход – это собственно возникновение жизни. Представить его наглядно непросто. Хотя в общих чертах это событие описано довольно точно, по части мелких деталей все еще есть неопределенность. Первые организмы на Земле, имевшие значительное сходство с бактериями и археями, самоорганизовались в воспроизводящиеся системы из практически бесконечного набора случайных комбинаций молекул, наполнявшего древний океан. Точное место обитания первых живых организмов неизвестно, однако специалисты склонны полагать, что, скорее всего, этим местом были подводные кратеры вулканов. Сейчас разломы земной коры на океаническом дне постоянно подогревают и перемешивают насыщенную химическими соединениями воду, то же самое происходило и в древних морях. Эта сложная смесь из потоков воды и пены с растворенными в них веществами создает физические и химические градиенты и служит естественной лабораторией для множества случайных «экспериментов» с молекулами.

Как все началось? Мы будем гораздо лучше понимать, где и как зародилась жизнь, когда биологам удастся создать ее из неживой материи – взять синтезированные в лаборатории соединения и сконструировать организмы, сравнимые с ныне живущими.

Мы узнаем еще больше, если найдем жизнь на других планетах, будь то далекие звездные системы или наша собственная. Одним из очевидных мест для поисков в Солнечной системе являются водоносные горизонты Марса, залегающие на глубине около 1 км. Осталось только до них докопаться! Вероятно, более многообещающим местом является покрытый толстым льдом океан Европы – одного из спутников Юпитера. Добраться до его вод можно благодаря глубоким разломам на поверхности. Если мы пробурим лед до жидкой воды, то сможем выяснить, что же там происходит. Инженерное решение подобного масштаба было недавно реализовано в ходе бурения толстого ледника в Антарктике, в результате чего ученые смогли получить образцы воды озера Восток, изолированного от внешнего мира в течение нескольких миллионов лет. Там было обнаружено удивительное многообразие организмов, сейчас ожидающих серьезного биологического исследования.

Также одним из первоочередных кандидатов является спутник Сатурна Энцелад, где жидкая вода может быть не только в подповерхностном океане – определенное количество, вероятно, собирается на поверхности в результате постоянных извержений. Вода немедленно испаряется и входит в состав кольца вокруг Сатурна, формируемого Энцеладом, но (возможно!) успевает на какое-то время сформировать водоемы. А там…

И создание искусственных организмов, и обнаружение внеземной жизни имели бы огромное значение для науки и дали мощный импульс ее развитию – эти события следовало бы назвать седьмым и восьмым великими переходами на этой планете.

Вторым важнейшим достижением эволюции стала трансформация клеток бактерий в значительно более сложные эукариотические клетки – из них состоят собственно части наших тел. На этом этапе, около 1,5 млрд лет назад, клетки приобрели митохондрии, ядерные оболочки, рибосомы и другие органеллы – «маленькие органы», что главным образом происходило за счет захвата одних клеток другими. Ансамбль органелл добился более успешного разделения труда между элементами каждой клетки. Это достижение послужило началом для возникновения более крупных и сложных организмов.

Третьим переходом стало появление полового размножения – контролируемого и регулярного обмена ДНК между клетками, что обеспечило большую изменчивость в плане адаптации к среде. Тем самым было достигнуто ускорение эволюции.

Четвертым важнейшим переходом было соединение множества эукариотических клеток в многоклеточные организмы. Параллельно с увеличением числа органелл в каждой клетке происходило объединение схожих клеток, что сделало возможным возникновение специализированных органов и тканей и, как следствие, значительное расширение разнообразных форм и увеличение размеров живых существ. Основываясь на данных об известных ископаемых животных, мы можем заключить, что первые многоклеточные организмы, в том числе и предки всех видов животных, появились не позднее 600 млн лет назад.

Пятым переходом стало объединение отдельных организмов одного вида в группы. Кульминацией этого нового этапа стало возникновение эусоциальных групп, определяемых как группы с высоким уровнем кооперации и разделения труда, где некоторые специализированные особи размножались меньше, чем другие. Другими словами, эусоциальные виды практикуют альтруизм. Первые известные эусоциальные колонии появились у термитов, они относятся к нижнему мелу (около 200 млн лет назад). Примерно через 50 млн лет примеру термитов последовали муравьи, и эти две группы видов – термиты, питающиеся мертвыми растениями, и муравьи, потребляющие термитов и другую мелкую добычу, – впоследствии заняли доминирующее положение в мире насекомых. Среди африканских предков гоминин к эусоциальности первыми, скорее всего, пришли Homo habilis – не более 2 млн лет назад.

Предположительно кооперация между особями в группе возникала и эволюционировала посредством различных форм взаимодействия. Во-первых, есть родственный отбор, где действия особи способствуют выживанию и размножению родственников, не являющихся прямыми потомками. Чем ближе родство (например, родные братья и сестры в сравнении с двоюродными), тем сильнее влияние отбора. Даже если интересы альтруиста страдают, общие с родственником гены, носителем которых он является, все равно оказываются в более выгодном положении. Большинство людей скорее станут рисковать жизнью или имуществом ради родного брата, чем, например, четвероюродного. На первый взгляд, родственный отбор может способствовать развитию внутригруппового фаворитизма, но в определенных обстоятельствах он также должен помогать возникновению групп.

Второе явление, которое может способствовать возникновению кооперации, – это прямая реципрокность, то есть обмен между особями. Вóроны, верветки, шимпанзе, а также ряд других животных имеют предрасположенность к формированию групп в ситуациях, когда отдельные особи обнаруживают пищу и созывают членов группы к месту, где она обнаружена. Некоторые певчие птицы совместно с представителями своего вида (а иногда и других видов) могут беспокоить хищников и даже изгонять со своей территории ястребов и сов. Такое поведение называют моббингом.

Независимо от родства или индивидуальных компромиссов, кооперация может запускаться под действием косвенной реципрокности – наличия для индивида преимуществ в том, чтобы присоединиться к группе лишь для того, чтобы реализовывать собственные интересы. Если отделить одного скворца от стаи, он будет добывать пищу практически так же, как делал бы это в стае. Однако в одиночку находить достаточное количество пищи ему будет значительно сложнее, особенно если у него есть птенцы. Кроме того, оставшись в одиночестве, он становится более легкой добычей для хищников. И наоборот, в группе шансы обнаружить богатый источник пищи гораздо выше, если хотя бы один из членов группы знает его местоположение; группа наверняка сможет быстрее заметить приближение хищника и поднять тревогу.

Всего за миг, по геологическим меркам, наш вид изобрел язык и совершил тем самым шестой великий переход. Я имею в виду настоящий язык – не мимику, позы или движения, ворчание, вздохи, улыбки, смех или другие паралингвистические сигналы, используемые большинством людей. И не «творческую трескотню» попугаев и ворон, не сладкие песни певчих птиц, не вой, рычание, рев или визг млекопитающих, независимо от того, насколько разнообразны или модулированы эти звуки.

Животные могут общаться при помощи звуков, что и у нас выходит неплохо, но по-настоящему говорить они не умеют. Подлинный язык, единственным обладателем которого являются люди, состоит из слов и символов, созданных людьми и получивших условные значения, а затем собранных вместе для того, чтобы создавать бесконечно разнообразные сообщения. (Если вы сомневаетесь в бесконечной продуктивности языка, выберите одно из простых чисел, ряд которых также бесконечен, а потом считайте вслух от этого числа.) Сообщения создают истории, вымышленные или реальные, о прошлом, настоящем и будущем.

К речи добавилась письменность, благодаря чему любая человеческая мысль стала потенциально глобальной. Люди смогли задавать любые вопросы о любом живом существе вокруг них, о каждом виде, о каждом организме. Языковые способности, наука и философия сделали нас распорядителем и разумом биосферы. Сможем ли мы развить в себе достаточный уровень морального интеллекта, чтобы справиться с этой ролью?