Через много лет я подал заявление на грин-карту, чтобы получить вид на жительство в США и вступить в должность президента Рокфеллеровского университета в Нью-Йорке. К моему удивлению, мне было отказано. В американском Министерстве внутренней безопасности мне сказали, что причина в том, что в моем экземпляре свидетельства о рождении, которым я пользовался всю жизнь, не указаны имена родителей. Я разозлился, запросил полную версию этого документа и был потрясен, вскрыв конверт с новым экземпляром. Там было написано, что мои родители не были моими родителями – они действительно были мои бабушка и дедушка. На самом деле моей матерью была та, кого я всю жизнь считал своей сестрой. Оказалось, моя мать забеременела в семнадцать лет, а поскольку внебрачный ребенок в те времена считался чем-то постыдным, ее отправили в дом ее тети в Норидже, где я и родился. Когда мы вернулись в Лондон, бабушка, чтобы защитить дочь, выдала себя за мою мать и вырастила меня как сына. Ирония судьбы состояла в том, что я, генетик, не знал собственной родословной.
На деле, поскольку никого из тех, кто мог знать, как было дело, уже нет в живых, я до сих пор не знаю, кто мой отец: в свидетельстве о рождении на месте его имени прочерк.
Все индивидуумы рождаются с относительно малым числом новых генетических вариаций, которые большей частью возникают случайным образом и не являются общими ни с одним из биологических родителей. Эти унаследованные отличия не только вносят вклад в уникальность отдельных организмов, но и служат объяснением, почему живые существа не остаются неизменными в течение длительного времени. Жизнь постоянно экспериментирует, вносит новшества и приспосабливается к изменениям окружающего мира, и мир, в свою очередь, сам изменяется в соответствии с этим. Чтобы такое стало возможным, генам нужно находить равновесие между необходимостью сохранения информации, оставаясь постоянными, и одновременно способностью меняться, порой весьма значительно.
Следующая концепция показывает нам, как это может происходить и как в результате этого жизнь стала столь ошеломляюще разнообразной.
Это концепция эволюции путем естественного отбора.
3Эволюция путем естественного отбораСлучайность и необходимость
Мир кишмя кишит фантастически многообразными жизненными формами. Желтая бабочка, с которой началась эта книга, была лимонницей, ранней предвестницей весны. Она со своими хрупкими желтыми крылышками служит прекрасным примером поразительно разнообразной группы животных, которых мы зовем насекомыми.
Я люблю насекомых, особенно жуков, предмет моего подросткового увлечения. Разных жуков на редкость много: некоторые ученые считают, что во всем мире их более миллиона отличающихся друг от друга видов. Я рос в Англии и приходил в восторг от покрытых броней жужелиц, суетливо носящихся под камнями, жуков, светившихся ночью, красных и черных божьих коровок, поедающих тлей в саду, мощных плавунцов в пруду и долгоносиков в пакете с мукой. Жуки демонстрируют какофонию разнообразия; они представляют собой микрокосм разнообразия всей жизни.
Жизнь во всех своих различных формах порой кажется поразительной: мы разделяем этот мир с бесчисленными животными, птицами, рыбами, насекомыми, растениями, грибами и еще более длинным списком разных микробов, и каждый из них представляется хорошо приспособившимся к собственному образу жизни и окружению. Неудивительно, что на протяжении тысячелетий большинство людей считали, что все это многообразие – дело рук божественного Творца.
В большинстве культур много мифов Творения. В иудеохристианском мифе Бытия, если читать его буквально, заявлено, что мир был создан за несколько дней. Широко распространенная идея, что каждый отдельный вид был скроен Творцом, побудила генетика XX в. Дж. Б. С. Холдейна при взгляде на гигантское разнообразие жуков пошутить, что, кем бы ни был Творец, «в пристрастии к жукам Он не знал меры».
В течение XVIII и XIX вв. ученые начали сопоставлять хитроумные механизмы живых существ со сложными машинами, которые проектировались и изготавливались в эпоху промышленной революции. Такие сравнения часто подкрепляли религиозные убеждения: откуда могла возникнуть такая многосложность без участия сверхразумного конструктора?
Яркий пример рассуждения такого рода дал преподобный Уильям Пейли в 1802 г. Представьте, что на прогулке вы находите на дороге часы. Если вы их вскроете и рассмотрите сложный механизм, явно разработанный для того, чтобы следить за временем, то, по словам Пейли, это вас убедит, что часы созданы разумным Творцом. Этот же ход рассуждений должен применяться к сложным живым механизмам.
Теперь мы знаем, что сложные живые формы, наделенные целеполаганием, могут создаваться без всякого конструктора, и это происходит вследствие естественного отбора.
Естественный отбор – чрезвычайно творческий процесс, который произвел нас и громадное многообразие живых форм вокруг нас, от миллионов разных микробов до жутких челюстей жука-оленя, трехметровых щупалец цианеи, заполненных жидкостью ловушек насекомоядной саррацении и отстоящих больших пальцев высших приматов, включая нас с вами. Не отклоняясь от законов природы и не прибегая к сверхъестественным явлениям, эволюция через естественный отбор породила популяции все более сложных и разнообразных созданий. За миллиарды лет разные особи занимали доминирующее положение, их формы менялись до неузнаваемости по мере того, как они исследовали новые возможности и вступали во взаимодействие с разным окружением и другими живыми организмами. Все биологические виды – включая наш – пребывают в состоянии постоянного изменения, рано или поздно исчезая или развиваясь в новые виды.
Для меня такая история жизни полна не меньших чудес, чем мифы креационистов[2]. В то время как большинство религий представляют нам акты творения как нечто давно знакомое, даже обыденное, происходившее за легко постижимые периоды времени, эволюция путем естественного отбора заставляет нас воображать нечто, выходящее далеко за рамки привычного и при этом более поразительное. Это полностью неуправляемый и медленно развивающийся процесс, но, когда он реализуется за непостижимо длительные периоды времени, которые ученые иногда именуют «глубоким временем»[3], его творческая сила не знает себе равных.
Над проблематикой эволюции возвышается фигура натуралиста XIX в. Чарльза Дарвина, который путешествовал по земному шару на весьма небольшом корабле королевского флота Великобритании «Бигль» и собирал образцы растений, животных и окаменелостей. Дарвин азартно копил наблюдения в поддержку идеи эволюции и предложил замечательный механизм – естественный отбор – для ее объяснения. Он изложил все это в книге 1859 г. «Происхождение видов». Среди всех великих идей биологии эта, возможно, самая известная, хотя и не всегда должным образом понятая.
Дарвин не был первым, кто предположил, что живые существа эволюционируют со временем. Как он отмечает в «Происхождении видов», Аристотель утверждал, что части тела животных могут возникать и исчезать за долгие периоды времени. В конце XVIII в. французский ученый Жан-Батист Ламарк развил эту мысль, показывая, что различные виды соединены друг с другом в цепочки сходства. Он предположил медленное изменение видов через процесс адаптации, когда их форма реагирует на перемены в окружающей среде, и изменение характера поведения. Он прославился утверждением, что у жирафов удлинилась шея из-за того, что с каждым поколением им приходилось ее тянуть, чтобы достать листья на ветках повыше, и каким-то образом результаты этой мускульной нагрузки передавались отпрыскам, у которых оказывались шеи чуть длиннее. Сегодня идеи Ламарка несколько принижаются, поскольку он не приводил подробностей эволюционного процесса, однако Ламарк заслуживает большего уважения за то, что выдвинул одну из первых масштабных оценок феномена эволюции, если и не ее причин.
Разумеется, Ламарк не в одиночку размышлял об эволюции. Даже в собственной семье Чарльза его колоритный дедушка Эразм Дарвин был еще одним ранним и завзятым сторонником эволюции. На своем гербе он поместил девиз E conchis omnia, то есть «все от моллюсков», декларируя убеждение, что вся жизнь развилась от намного более простых предков типа кажущегося бесформенным в своей раковине моллюска. Однако ему пришлось изменить герб после того, как настоятель Личфилдского собора обвинил Дарвина в том, что тот «отвергает Создателя». Эразм повиновался, поскольку был успешным врачом и понимал, что, не подчинившись, рискует потерять своих солидных и, следовательно, богатых пациентов. В те времена он считался известным поэтом, изложившим свои взгляды на эволюцию в строках поэмы «Храм природы»:
Первые крошечные формы, невидные в сферическое стекло,
Движутся в грязи или пронзают водную массу;
С расцветом следующих поколений они
Приобретают Новые Силы и более длинные конечности;
Отсюда вырастают бесчисленные группы растений
И дышащие царства плавников, ног и крыльев[4].
Его репутация поэта могла бы и не сохраниться по вполне очевидным причинам, в отличие от репутации ученого. И все же его строки частично предвосхитили идеи, выработанные его более известным внуком.
Подход Чарльза Дарвина к эволюции был более научным и систематическим, а средства общения с читателями более традиционными – проза, а не стихи. Он накопил огромное количество наблюдений в палеонтологической летописи и исследованиях растений и животных на родине и за границей. Все это должно было служить веским доказательством мнения, разделявшегося Ламарком, Эразмом Дарвином и другими мыслителями, что живые организмы действительно эволюционируют. Но Чарльз Дарвин добился большего, предложив естественный отбор как