Разве могло бы крыло появиться ни с того, ни с сего? Просто взять и вырасти на спине у маленького динозавра, вдруг наделив его способностью налетать и поедать всё, что попадется ему на глаза? Нет. А постепенно? Очень постепенно? И из чего оно тогда образовалось? Многие животные прыгают по ветвям деревьев, хватаясь за ветви лапами. Иногда, особенно у мелких животных, прыжку помогает всё тело, ловя воздух, словно парус. Если бы у них развились небольшие придатки к конечностям, эти дополнительные поверхности и действовали бы подобно парусам или самолетным крыльям. И любое животное, у которого бы увеличилась площадь поверхности при сохранении веса, оказалось бы способно к более длинным прыжкам. И со временем всё большее увеличение этих придатков, «закрылков» или элеронов, могло бы оказаться полезным определенным видам животных в определенных условиях обитания. И первые падения и парения могли бы постепенно превращаться во всё более длинные прыжки. И вот оно – рождение крыла. Дело просто в том, что на это ушло намного больше времени, чем мы можем себе представить.

Первая проба крыла?

Дарвин предложил рассматривать развитие живых организмов на шкале эволюционного, а не личного или исторического времени. Когда мы смотрим ускоренное кино, в котором показывается рост растения, то видим кардинальные изменения формы растения, неприметные глазу при обычном наблюдении. Мы не воспринимаем побеги, бутоны, цветки, плоды, их осыпание и состояние покоя как цикл, они кажутся нам статичными положениями. Точно так же ученые на заре биологии относились к биологическим видам.

Мы просто не можем непосредственно охватить весь цикл развития многовековых деревьев – таких, как гигантские секвойи в Сьерра-Невада, которые живут тысячелетиями. А геологическое время – оно еще более… гм, геологическое, ибо включает в себя события, происходившие на протяжении сотен миллионов лет. За это время протоконтинент Пангея разделился на материки, существующие поныне. Но поскольку в жизни отдельно взятого человека не возникает нужды в подобном обзоре, мы не можем даже помыслить себе такие масштабы времени, хотя они были бы сопоставимы с ускоренным геологическим временем, в ходе которого развивалось человечество. Физической эволюции потребовались миллиарды лет, чтобы выполнить свою задачу: тысячи за тысячами, а то и миллионы поколений. Меньше ста поколений отделяет нас, современных людей, от современников Христа.

Имея в своем распоряжении столько времени, эволюция нуждается лишь в незначительных и согласованных приобретениях в каждый данный его момент. Если небольшое увеличение несущей поверхности позволяет животному прыгнуть чуть дальше и при этом выжить, не разбившись, а возможно, раздобыть чуть больше пищи, сбежать еще от одного хищника и произвести больше потомства, последующее развитие в том же направлении может позволить добиться еще большего. Эти физические приспособления добавляются далее по экспоненциальному закону, надстраиваясь друг над другом.

За миллионы лет у предков человека, с периодом смены поколений в пять лет, было огромное количество времени для развития разных форм приспособления. А у живых существ, которые размножаются быстрее (например, у животных смена поколений происходит раз в три-четыре года, а у бактерий и вовсе не требуют особого времени), существенные изменения могут уложиться лишь в несколько тысяч лет. Так, у кишечной палочки – этого излюбленного объекта исследования ученых – цикл смены поколений занимает всего несколько часов.

С учетом этой временной шкалы и отбора полезных приобретений на каждое из чудес биологии должно было сполна хватить и времени, и счастливых случаев. В конце концов, общий предок породил и шимпанзе, и нас за несколько миллионов лет, да и с бактериями у нас общие корни. Потомки бактерий, из которых возникли мы, имели в своем распоряжении миллиарды и миллиарды поколений, в ходе которых могла осуществляться их эволюция, ибо для абсолютного большинства представителей живой природы, населяющей Землю, цикл смены поколений был очень короток.

Но даже если времени было в избытке, неужели за существенными изменениями и в самом деле мог стоять столь простой механизм? Рассмотрим упрощенный случай наращивания изменений в ходе эволюционного времени. Возьмем какой-нибудь простой и линейный признак – скажем, рост, дающий, среди ряда прочих преимуществ, возможность охватить взором горизонт.

Пусть прирост осуществляется едва заметно. Скажем, рост одной группы предков человека увеличивается крайне медленно, лишь в 1,0001 раз быстрее, чем рост другой группы предков, у которых он не изменяется вообще. Спаривание двух однофутовых предков, чей рост с ходом поколений не меняется, ведет к рождению однофутового же отпрыска, а спаривание двух медленно растущих однофутовых предков – к рождению отпрыска ростом в 1 фут и 1 / 10 000 дюйма.

Эти два причудливых с виду предка начинают эволюционировать примерно с одного и того же роста. Но миллион лет спустя разница между ними будет весьма велика: тот, что справа, будет в 484 миллиона раз выше!

Пусть в этом сверхупрощенном примере все растущие спариваются, равно как и все нерастущие, и каждое новое поколение накапливает изменения. Иными словами, рост первого поколения отпрысков растущих будет 1,0001 фута, а рост следующего поколения будет еще в 1,0001 раз больше, то есть составит 1,00020001 фута, а не 1,0002 фута (рост каждого нового поколения вычисляется посредством умножения роста предыдущего поколения на коэффициент прироста).

А теперь построим геометрическую прогрессию: вычислим разницу в росте между двумя группами, которая могла возникнуть за краткий период эволюционного времени, допустим, за миллион лет, что составляет всего 1/5000 истории нашей планеты, и с более или менее типичной для наших предков длительностью цикла смены поколений в 5 лет (что дает 200 000 поколений для эволюционного развития).

Всего за миллион лет растущие станут в 484 миллиона раз выше нерастущих!

Экспоненциальные изменения, бесконечно малые в пределах как одного поколения, так и сотни, со временем накапливаются. Если взять фотографии двух групп с разрывами во времени, можно пронаблюдать медленный рост, вполне достаточный, скажем, для того, чтобы сформировать крыло, особенно если цикл смены поколений длится значительно меньше пяти лет. За 125 000 лет группы будут различаться по росту уже в 12 раз, за 250 000 лет – примерно в 148 раз, а за 500 000 лет – приблизительно в 22 000 раз.

Незначительные различия в эффективности воспроизводства, если они более или менее постоянны, могут в результате экспоненциального роста привести к огромным изменениям в группе животных. Если бы изменения накапливались линейно, то есть рост каждого последующего поколения увеличивался на 0,0001 фута, члены растущей группы стали бы за это время в 21 раз выше членов нерастущей группы – да, конечно, и это весьма ощутимый прирост, но он ни в какое сравнение не идет с геометрической прогрессией.

Вернемся к глазу. Очевидно, что современный глаз, с каким мы имеем дело сейчас, не мог возникнуть на пустом месте. А какой смысл был бы в части глаза? Но не исключено, что ему предшествовали прототипические, примитивные механизмы, по-своему помогавшие живым существам в приспособлении и обладавшие, так сказать, потенциалом.

Один из путей к ответу на поставленный вопрос ведет нас на Ближний Восток, вглубь земли. Подземные кроты, обитающие в этой части земного шара и называемые слепышами (Spalax ehrenbergi), полностью слепы, поскольку живут в темноте, в пещерах. Рудиментарные глаза слепыша сокрыты глубоко под шерстью и толстым слоем кожи. Когда животные подвергаются интенсивному световому воздействию, электроды, вживленные в мозг, показывают полное отсутствие реакции. Слепыш слеп как крот. Зачем ему тогда глаза? Если они не используются для зрения, есть ли у них еще какое-нибудь применение, которое дало бы нам ключ к ранним этапам приспособления живых организмов? Следует отметить, что зрительное восприятие мира, подобное нашему, в отправной точке эволюции вовсе не было критично, поскольку любой род ощущений, говорящих нам о том, что происходит в мире, по-своему адаптивен. Знание о смене времен года полезно в определении того, когда искать пищу, когда запасать, а когда не высовывать носа из-под земли. Способность различать день и ночь тоже дает огромное преимущество. Организму, обладающему этой способностью, легче избегать хищников и добывать пищу. А нервной ткани для получения подобной информации нужно не слишком много.

Сетчатка слепыша помогает ему различать времена года по длительности светового дня, а не по изменениям в температуре. У позвоночных в глубинах мозга есть шишковидная железа, выделяющая мелатонин в ответ на изменения светового дня (сигнализирующие, конечно, о смене времен года). Шишковидная железа стимулируется информацией с сетчатки глаза. И этот «глаз» дает слепышу возможность воспринимать изменения освещенности и, следовательно, приспосабливаться к смене времен года. Иными словами, даже этот 1 % глаза может спасти животному жизнь или просто помочь приспособиться.

Конечно, такое преимущество есть не только у кротов. Слепые люди, у которых сохраняется способность к различению света и тьмы, могут благодаря этой минимальной чувствительности избегать опасностей, способны пройти в дверной проем, не ударяются о стены и крупные предметы. Люди с чуть лучшим зрением, хотя и имеют официально поставленный диагноз «слепота», более или менее ориентируются в окружающем мире, хотя их зрение составляет не более 30 % от нормального. Поэтому разумно предположить, что если на ранних стадиях эволюции животное было бы способно просто отличать свет от тьмы, оно все равно находилось бы в выигрышном положении.

В свою очередь, подобного рода чувствительность к свету могла бы развиваться и дальше, переходя от простого различения света и тьмы к их градациям: например, прирост темного тона может свидетельствовать о приближении хищника. К восприятию подобных изменений способен глаз лягушки.

С ходом времени могли накапливаться всё новые и новые изменения, при условии, что они давали живым организмам преимущество в приспособлении. Способность видеть цвета, это кардинальное изменение зрения у обезьян и человека, дает дополнительную информацию, способствующую приспособлению. К примеру, нам и нашим предкам легче искать пищу: если для черно-белого зрения зрелый красный плод не особенно отличим от темно-зеленых листьев кустарника, то в цвете он сразу бросается в глаза.

И за это долгое время некоторые из наших самых важных признаков и способностей были «заимствованы» у структур, исходно сложившихся для решения других задач. Как в настоящей армии, здесь не так уж важно, если новобранец не сразу годен к воинской службе: побольше строевой подготовки – и всё получится. У птиц и летучих мышей на основе костей передних конечностей сформировались крылья. Многие из обычных функций этих конечностей – например, копание в земле или оборону – принял на себя клюв. «Большой палец» панды – на самом деле кость запястья, рекрутированная для общипывания листьев с бамбука⁶.

В повседневной жизни наблюдается то же самое. Вы можете использовать персональный компьютер для работы с электронными таблицами, но можете запустить на нем и игру. А можете начать играть, подсесть на игры и в какой-то момент обнаружить, что используете компьютер преимущественно для игры. Наконец, можете даже придумать новую игру и начать карьеру разработчика компьютерных игр.

Нечто подобное случилось с нашими замечательными косточками среднего уха. Легко поверить, что их хитроумное сочетание и впечатляющее функционирование – дело рук Господа, и что они представляют собой наилучший из возможных механизмов слуха. Да, конечно, ухо – чудесная физическая система невероятной сложности. В нем есть и широкодиапазонный анализатор звуковых волн, и усилительная система, и система двухсторонней связи, и релейный блок, и многоканальный передатчик, преобразующий механическую энергию в электрическую, и гидравлическое уравновешивающее устройство. И всё это умещается в 2 кубических сантиметрах.

Звуковые волны скатываются под давлением по слуховому каналу к барабанной перепонке, заставляя ее вибрировать. Вибрация барабанной перепонки вызывает колебания трех косточек среднего уха (слуховых косточек), получивших название в соответствии с формой: молоточек (malleus), наковальня (incus) и стремечко (stapes). Их колебания соответствуют исходному сигналу по частоте, но превосходят его по амплитуде (в двадцать пять раз). Благодаря этому усилению волны проникают во внутреннее ухо, где преобразуются в электрическую энергию нервных клеток. И уже внутри мозга мы слышим Моцарта, шум водопада, стихи и жалобы соседей.

Но у нас не было бы столь великолепных ушей, если бы наши предки-рептилии не реагировали на звук челюстями. Рыбы «слышат» благодаря тому, что ощущают звуковые волны, которые передаются через воду, омывающую их с боков. Но когда животные начали выходить на сушу, звуковые волны стали передаваться через посредство воздуха, плотность которого намного ниже плотности воды, по причине чего он оказывает меньшее давление.

Это изменение передающей среды потребовало нового слухового механизма. Рыбам не нужно усиление звука, без которого не можем обходиться мы. На барабанную перепонку наземных позвоночных попадают лишь слабые звуковые волны, затем этот звук передается во внутреннее ухо (и далее в мозг) благодаря нашим неземным слуховым косточкам: молоточку, наковальне и стремечку.

Как возник этот механизм? Дело долгое (и теперь-то читатель понимает, что я имею в виду под словом «долгое»!), но жаберные отверстия позади рта у ранних бесчелюстных позвоночных обрели костяную опору – жаберные дуги в виде двух соединенных друг с другом костей. Челюстям нужно крепление, поэтому верхняя кость жаберной дуги, расположенная прямо за челюстью, взяла на себя роль подпорки (и стала подъязычно-нижнечелюстной), прикрепляя челюсти к черепной коробке для дополнительной поддержки. Будучи «рекрутирована» под такую задачу, эта кость стала толще и прочнее.

Но поскольку подъязычно-нижнечелюстная кость расположена близко к внутреннему уху, она взяла на себя еще одну задачу: эта кость находится рядом с трубой, ведущей к уху, а поскольку кость в принципе может проводить звук, она начала усиливать звуковые волны. Таким образом, для слуха она оказалась «рекрутирована» в качестве стремечка.

Когда стремечко поддерживало челюсть, в чем состояла его функция на протяжении 100 миллионов лет, оно было толстым и прочным. У позвоночных же череп и челюсть соединены друг с другом на постоянной основе, и стремечко изменило функцию, что при изменении обстоятельств случается и с призывниками, и приспособилось к слуху. Тогда эта косточка стала тоньше и изящнее.

У психики тоже есть свои рекруты-новобранцы. Структуры, которые эволюционировали для решения одной задачи, впоследствии «осваивали» новые функции. Мозжечок сложился миллионы лет назад у животных наподобие крокодилов и отвечал за регуляцию движений. Однако у человека его функции изменились, и структура эта была задействована для сохранения простых реакций – таких, как последовательность нажатий на педали при езде на велосипеде. А как только мозжечок обрел новую функцию, возникли и новые структуры: например, под средним мозгом сформировался мост (pons), осуществляющий ретрансляцию информации в мозжечок из более высокоуровневых мозговых структур.

Надеюсь, читателю не наскучил этот экскурс в эволюцию. Я счел его необходимым для того, чтобы пояснить, откуда взялась эта поразительная сложность всего живого, и почему эволюционная точка зрения (представление о том, что все живые существа устроены так, а не иначе, поскольку им приходится приспосабливаться к среде) позволяет нам понять сопряжение между человеком и миром, который его окружает, миром, где живет наша родня и где родились на свет мы сами.

Психика, основанная, как утверждал еще Дарвин, на телесных процессах, тоже по-своему сложна и неразрывна, в ней тоже встречаются самые удивительные «новобранцы». Однако начнем с нашей истинной истории.