Рис. 2.5. Четыре пути, сходящиеся в одной точке

Но давайте пока оставим в стороне возможность того, что Божественное участие направляло генетические мутации (посредством естественных законов и процессов), и согласимся с общепринятой наукой, предположив, что мутации были случайными. Если это действительно так, то почему конвергентная эволюция получила настолько широкое распространение? Хотя многое в данной области до сих остается неясным, можно предположить, что все дело в ограничениях, которые несет на себе эволюция. Существуют определенные законы и принципы, ограничивающие число возможных исходов, к которым она может привести. Поскольку естественный отбор проходит принужденно, количество вариантов исхода эволюции остается ограниченным. Следовательно, когда мы сталкиваемся с проблемами, которые ставит перед нами жизнь (как найти пищу, как передвигаться, как воспринимать окружающий мир, как сделать так, чтобы тебя не съели, и как воспроизвести себе подобных), эволюция неизменно предлагает одни и те же варианты решения.

Существует по меньшей мере две основные причины, ограничивающие количество направлений, в которых может двигаться эволюция. Во-первых, она не извлекает никакой пользы из умозрительных форм и структур – она «предпочитает» лишь те, которые дают ей какое-то преимущество. Во-вторых, многие ограничения, наложенные на эволюцию, связаны с законами физики и химии (например, геометрические и материальные аспекты, с которыми она сталкивается). Даже если какая-либо структура способна дать особи преимущество, строительные блоки, которыми располагает природа, просто не смогут сочетаться таким образом, чтобы ее создать^[65].

Музей всех возможных животных

Ричард Докинз описывает различные формы жизни, возникшие в результате эволюции, через метафору Музея всех возможных животных^[66]. В нем все животные располагаются бок о бок, так что по мере нашего продвижения по одному из коридоров музея отдельно взятая структура разве что самую малость отличается от тех, что стоят рядом. Например, если пойти на восток, шеи животных будут становиться все длиннее, а если повернуться и пойти на запад – все короче. Представим, что мы решили двинуться в ином направлении: если идти на север, длина шеи остается прежней, но меняется нечто иное – скажем, удлиняются рога; если же мы развернемся и направимся на юг, рога, наоборот, будут становиться короче. Наконец, если мы воспользуемся лифтом и поднимемся на верхний этаж, рога и шея останутся прежними, но станут острее зубы. Путешествуя по такому музею, мы быстро понимаем, что каждый экспонат обладает намного бóльшим числом характеристик, чем длина шеи, длина рогов и острота зубов. По сути, в каждой форме есть тысячи деталей, способных незначительно меняться. Так мы приходим к отрезвляющему выводу, что пространства, ограниченного лишь тремя измерениями, никоим образом недостаточно, чтобы описать Музей всех возможных животных, и если мы хотим сделать это, нам понадобится пространство с десятками (или даже сотнями) тысяч измерений. Представить себе музей в таком виде уже невозможно (если вы, конечно, не математик и не физик). Нам также придется признать, что подобный музей должен быть неизмеримо велик. По сути, число находящихся в нем животных будет в разы превышать число атомов в нашей Вселенной.

Чтобы воспользоваться преимуществами этой картины, но сделать ее более легкой для понимания, представим Музей всех возможных раковин^[67]. Раковины – это окаменевшие и затвердевшие наружные скелеты, дающие защиту и укрытие улиткам, моллюскам и другим подобным животным. Если мы немного все упростим и обратимся к работе биолога Дэвида Раупа^[68], написанной в 1960-х годах, то сможем воссоздать подобный музей с учетом трех факторов развития раковин: размера, спирализации и удлинения^[69]. Из всех теоретически возможных раковин в природе встречается лишь очень малая их часть. Но если в теории возможно существование настолько огромного количества форм, то почему в действительности их оказывается так мало? Возможно, дело в том, что естественный отбор в них не нуждается – или же законы природы просто не дают их создать.

Те же принципы проявят себя, если мы попадем в Музей всех возможных скелетов. Роджер Томас и Вольф-Эрнст Райф воспроизвели такой музей^[70] и обнаружили, что, несмотря на теоретическую возможность существования множества костных систем, в природе мы сможем найти лишь несколько. Они также пришли к выводу, что формы и модели известных скелетов «в значительной степени ограничены геометрическими правилами, процессами роста и свойствами материалов». «При условии достаточного запаса времени и экстремально большого количества эволюционных экспериментов, – пишут они, – открытие организмов, обладающих “хорошей” структурой, то есть отличающихся жизнестойкостью и способных появиться на свет из доступных материалов, было бы неизбежным и в принципе предсказуемым»^[71].

Теперь давайте вернемся к Музею всех возможных животных. Как мы уже отметили, в нем невероятно много экспонатов – так много, что наш разум не в состоянии представить их все. Но доля животных, существующих в действительности, представляет собой лишь крошечную часть от общего числа теоретически возможных и представленных в нашем музее. Почему? Дело в том, что ход эволюции направлялся в соответствии с высшими законами, принципами и сдерживающими факторами (хотя мы до сих пор очень смутно понимаем, как именно это происходило). Эти «пограничные условия», как могли бы назвать их физики и математики, руководят процессом мутаций и формируют биологический мир, частью которого мы являемся и в котором живем. С этой точки зрения эволюция определенно не кажется случайным процессом, и с этим не спорит даже Ричард Докинз. Он сам пишет, что «эволюция не является теорией случайности. Это теория случайных мутаций, а также неслучайного накапливающего процесса естественного отбора»^[72].

Не так уж просто понять, как процесс может быть одновременно случайным и направленным. Некоторые свидетельства, обнаруженные на микроскопическом уровне, позволяют предположить, что эволюционными изменениями управляет случайность. но когда мы вновь возвращаемся на макроуровень, у нас возникает чувство, что сам процесс, воспринимаемый как целое, был направленным.

Возможно, будет полезно сравнить этот процесс с распространенной технологией производства, известной как литье под давлением. В технологическом плане все сводится к тому, что твердый материал (как правило, одна из разновидностей пластмассы) нагревается до тех пор, пока не расплавится; затем его переливают в полую литьевую форму с заранее определенной структурой и в конце, убрав форму, получают материал, принявший ее очертания. Подобным образом производятся самые разнообразные предметы: ручки зубных щеток, детали машин, пластиковые бутылки и игрушки вроде кирпичиков LEGO™(рис. 2.6).

Рис. 2.6. Литьевая форма и кирпичики LEGO

Если бы мы наблюдали процесс литья под давлением на микроскопическом уровне, то движение молекул действительно могло бы показаться случайным. Но, сделав от микроскопа шаг назад, мы бы увидели, что случайное движение молекул ограничено формой. Следовательно, с макроскопической точки зрения это определенно не случайный процесс. Генетические мутации, направляющие процесс, вблизи могут показаться случайными, но на самом деле ими руководят сдерживающие факторы – законы химии, биологии и физики (в данной аналогии – физические границы литьевой формы). Эти сдерживающие факторы направляют мутации и формируют биологический мир, частью которого являемся мы с вами. Глядя на эволюцию с высоты птичьего полета, мы понимаем, что она не была случайной.

Эволюция: немыслимая или неизбежная?

Со времен Дарвина и серьезные ученые, и ревнители веры, скептически воспринимавшие эволюцию, пытались понять, как организмы, обладающие невероятно сложным устройством (подобным тому, что имеют люди, тигры или даже сравнительно простые бактерии), могли развиться вследствие простой генетической случайности. Физик Фред Хойл вспоминал: «Меня непрестанно терзала мысль, что число условий, при которых конструкция даже простого фермента могла оказаться неправильной, превышало число всех атомов во Вселенной. Спустя долгое время я до сих пор считаю, что даже целой Вселенной недостаточно, чтобы жизнь возникла в результате случайности, известной как слепые силы природы». Хойл, вовсе не входивший в ряды сторонников религии^[73], пришел к следующему выводу: «Если интерпретировать факты исходя из здравого смысла, можно заключить, что сверхразум забавлялся с физикой, а также с химией и биологией, и что в природе нет слепых сил, о которых стоило бы говорить. Вычисления, основанные на голых фактах, кажутся мне столь исчерпывающими, что дальнейшую дискуссию по этому поводу я считаю излишней»^[74].

Альберт Сент-Дьёрдьи, биохимик, получивший Нобелевскую премию, высказывал похожие мысли:

«Я никогда не мог в полной мере принять идею, что адаптация и гармоничное построение… сложных биологических систем, подразумевающие одновременные изменения в тысячах генов, возникли вследствие молекулярных случайностей… Вероятность того, что совместное изменение всех этих генов произошло в ходе случайных вариаций, практически равна нулю, даже если учесть, что изменения могли происходить на протяжении миллионов или миллиардов лет. Я всегда искал некий высший организационный принцип, ведущий живую систему к улучшению и адаптации»^[75].

Думаю, что и Хойл, и Сент-Дьёрдьи оправданно сомневались в предположении, что эволюция случайна. Случайность действительно была частью процесса, но, по-видимому, ее роль была намного меньше, чем многие думали изначально.

В надежде помочь и ученым, и широкой публике понять, как природа создала сложную и упорядоченную биологическую жизнь, действуя случайно и постепенно, Ричард Докинз прибегает к аналогии. Представьте, что мы с вами находимся на невообразимо высоком пике так называемой горы Невероятности^[76]. Одна из сторон горы представляет собой поразительно высокие отвесные скалы, глядя на которые сверху, мы видим, откуда начинался подъем. Могли ли мы взобраться по таким скалам? Сейчас нам кажется, что это нереально. Но Докинз говорит нам, что все зависит от перспективы. Если перевести взгляд на другую сторону нашей горы, мы увидим длинный и отлогий склон, позволяющий путешественнику медленно, методично, порой даже слишком короткими шажками, но все же подняться на гору. Впрочем, данная аналогия упускает из виду одну важную деталь – конвергентную эволюцию. Другими словами, даже по отлогой стороне горы мы поднимались неисчислимое количество раз, следуя одними и теми же путями. Пожалуй, гору Невероятности также можно назвать горой Неизбежности.

Теперь мы начинаем подозревать, что глубинные и высшие силы, направляющие организмы к независимому развитию сходных структур и функций, действительно существуют. Когда Дарвин впервые представил миру эволюционную теорию, эти сдерживающие факторы еще не были осознаны в полной мере. В отличие от физики и химии, биология не нуждается в принципах высшего порядка. Если бы вы попали на другую планету, физик, знающий ее массу и размер, мог бы предсказать точную траекторию брошенного вами мяча. С другой стороны, биолог – так было принято считать раньше – не может заранее ничего сказать о какой-либо предполагаемой внеземной форме жизни, и лишь недавно эта точка зрения была признана ошибочной. Более того, в биологии могут действовать высшие принципы и естественные законы, управляющие развитием жизненных форм, даже если мы не до конца их понимаем.