«Огромный пробел»^[125]

Интересно, мистер Дарвин когда-нибудь брал на себя труд подумать, как быстро истощится любой изначальный запас <…> геммул. <…> Мне кажется, если бы его хоть мимолетно посетила эта мысль, он бы точно оставил свои фантазии о «пангенезисе».

Александр Вилфорд Холл, 1880^[126]

О научной смелости Дарвина говорит то, что он не боялся предполагать происхождение человека от обезьяноподобных предков. О его научной добросовестности говорит то, что гораздо больше неприятия его теории обществом он боялся нарушить целостность ее внутренней логики. Оставалось заполнить один особенно «огромный пробел»: наследственность.

Дарвин понимал, что теория наследственности не уступает по значимости теории эволюции; более того, она имеет решающее значение. Чтобы на Галапагосских островах в результате естественного отбора мог появиться вьюрок-дубонос, должны выполняться два, казалось бы, противоречивых условия. Во-первых, короткоклювый «нормальный» вьюрок должен быть способен время от времени производить потомков с большим клювом – монстров или уродцев (Дарвин называл таких особей «спортами» – выразительным словом, намекающим на бесконечные капризы природы, на ее жажду развлечений. Главным двигателем эволюции, по мнению Дарвина, было не стремление природы к определенной цели, а ее чувство юмора). Во-вторых, у вьюрка с большим клювом должна быть возможность передать свой признак потомству, зафиксировать свое отклонение в будущих поколениях. Если одно из условий не выполняется – в ходе размножения не появляется новых вариантов или их отклонения не наследуются, – природа вязнет в болоте, шестеренки эволюции останавливаются. Чтобы теория Дарвина работала, наследственность должна быть одновременно и консервативной, и допускающей изменения; ей должны быть свойственны и стабильность, и мутации.

Дарвин постоянно задавался вопросом, что за механизм мог бы воплотить эти противоположные свойства. В те времена считалось, что наиболее вероятный механизм наследственности описывает выстроенная в XVIII веке теория французского биолога Жан-Батиста Ламарка. По мнению Ламарка, наследственные признаки^[127] передаются от родителей как сообщение или рассказ – то есть потомство получает инструкцию. Ламарк считал, что животные приспосабливаются к среде путем усиления или ослабления определенных черт, и «степень выраженности признака пропорциональна^[128] времени его использования». Вьюрок, вынужденный питаться твердыми зернами, приспосабливается, делая свой клюв мощнее. На такой диете клюв вьюрка постепенно станет тверже и примет форму пассатижей. Это приобретенное свойство в виде инструкции перейдет его потомкам, и их клювы благодаря родителю тоже будут твердыми, уже подготовленными к расклевыванию зерен. По той же логике антилопы, объедающие высокие деревья, однажды понимают, что для доступа к верхней листве им нужно растянуть шеи. За счет «использования и неиспользования», по выражению Ламарка, шеи антилоп удлинятся, а потомство, унаследовавшее эту черту, даст начало жирафам (обратите внимание на сходство рассуждений Ламарка – о том, что в сперму от тела переходят «инструкции», – с пифагоровой концепцией человеческой наследственности, согласно которой сперма собирает сообщения от всех органов).

Непосредственная привлекательность концепции Ламарка заключалась в том, что она предлагала обнадеживающую историю прогрессивного развития: все животные постепенно приспосабливаются к своей среде, медленно, но верно взбираясь по эволюционной лестнице вверх, к совершенству. Эволюция и адаптация спаяны в единый механизм: адаптация и есть эволюция. Эта схема не только была интуитивно понятной, но и хорошо вписывалась в религиозную парадигму – по крайней мере, достаточно хорошо для биологической теории. Пусть изначально и созданные богом, животные все же имеют возможность совершенствовать свою форму, приспосабливаясь к изменчивому миру природы. На идею Великой Цепи Бытия^[129] теория не посягала. И даже больше – укрепляла ее позиции, ведь в конце длинного пути адаптивной эволюции стояло самое приспособленное, идеально распрямленное, совершеннейшее из млекопитающих – человек.

Идеи Дарвина явно шли вразрез с эволюционными представлениями Ламарка. Жирафы не произошли от деформированных постоянной тягой к недоступной листве антилоп. Они появились потому, что антилопа-предок породила вариант антилопы с длинной шеей, и этот вариант потом постепенно отбирался под действием какой-то естественной силы вроде голода. Но Дарвин продолжал возвращаться к механизму наследственности: как появилась первая антилопа с длинной шеей?

Дарвин пытался придумать теорию наследственности, совместимую с идеей эволюции. Но здесь дала о себе знать слабая сторона Дарвина: он не был особо одаренным экспериментатором. Мендель, как мы увидим, был прирожденным садоводом, ему на интуитивном уровне удавалось скрещивать растения, считать семена, выделять признаки. Дарвин же был «садовым копателем»: классифицировал растения, сортировал образцы, очерчивал таксоны. Коньком Менделя был эксперимент: манипуляции с организмами, перекрестное опыление тщательно отобранных вариантов, проверка гипотез. Коньком Дарвина была естественная история – реконструкция прошлого планеты путем наблюдения за природой. Мендель, монах, выделял детали целого и виртуозно работал с дробностями; Дарвин, чуть не ставший когда-то священником, напротив, синтезировал из деталей целое.

Но наблюдать за природой, как оказалось, совсем не то же самое, что экспериментировать с ней. Как ни посмотри, ничто в мире природы не намекает на существование генов; напротив, чтобы дойти до идеи дискретных частиц наследственности, нужно совершить довольно причудливые экспериментальные манипуляции. Не имея возможности подобраться к теории наследственности экспериментальным путем, Дарвин был вынужден опираться исключительно на теоретические построения. Он бился над концепцией около двух лет и чуть не довел себя до нервного расстройства^[130], когда наконец решил, что наткнулся на подходящую идею. Дарвин предположил, что клетки всех живых организмов производят мелкие частицы, в которых заключена наследственная информация. Он назвал их геммулами^[131]. Геммулы циркулируют по телам родителей. Когда животное или растение достигает репродуктивного возраста, информация в геммулах переносится в половые клетки (сперматозоиды и яйцеклетки). Соответственно, информация о «состоянии» тела переходит от родителей к потомству во время зачатия. Как и у Пифагора, в модели Дарвина каждый организм несет информацию о строении органов и тканей в миниатюрных частицах, однако дарвиновская информационная система децентрализована: новый организм строится по результатам «парламентского голосования». Геммулы из руки содержат инструкцию по формированию новой руки, геммулы из уха кодируют построение нового уха.

Как геммулярные сообщения от матери и отца влияют на развивающийся плод? Здесь Дарвин вернулся к старой идее: инструкции от женщины и мужчины просто встречаются в эмбрионе и смешиваются, как краски. Идея смешения наследственного материала^[132] большинству биологов была знакома: она лишь переформулировала мысль Аристотеля о смешении мужских и женских черт. Казалось, Дарвину чудом удалось объединить противоположные полюса биологии. В новой теории наследственности он сплавил пифагорова гомункула (геммулы) с аристотелевскими сообщениями и смешением признаков.

Дарвин назвал свою теорию «пангенезис»^[133] – «зарождение от всего» (так как все органы формируют геммулы). В 1867 году, примерно через 10 лет после выхода «Происхождения видов…», Дарвин заканчивал новую рукопись – «Изменение животных и растений в домашнем состоянии»^[134], в которой подробно излагал свой взгляд на наследственность. «Это поспешно выстроенная, сырая гипотеза^[135], – признавался Дарвин, – но она принесла мне изрядное облегчение». Своему другу Эйсе Грею он написал: «Пангенезис, пожалуй, назовут больной фантазией^[136], но в глубине души я верю, что эта теория содержит великую истину».

«Изрядное облегчение» оказалось непродолжительным: скоро «больная фантазия» Дарвина развеялась под натиском реальности. Тем летом, пока Дарвин работал над преобразованием рукописи «Изменения животных…» в полноценную книгу, в журнале North British Review вышла рецензия на его предыдущий труд, «Происхождение видов…». Рецензия таила аргумент против теории пангенезиса, самый мощный аргумент из всех, с которыми когда-либо доведется столкнуться Дарвину.

От автора рецензии сложно было ожидать критики работы Дарвина: Флеминг Дженкин, инженер-математик и изобретатель из Эдинбурга, вообще вряд ли до этого писал о биологии. Блестящий специалист, жесткий в суждениях, Дженкин имел широкий круг интересов, куда входили лингвистика, электротехника, механика, арифметика, физика, химия и экономика. Он читал невероятно много самой разной литературы: Диккенса, Дюма, Остин, Элиота, Ньютона, Мальтуса, Ламарка. Когда ему попалась книга Дарвина, Дженкин прочитал и ее, тщательно проследил логику рассуждений и немедленно нашел фатальный пробел в обосновании выводов.

Главная претензия Дженкина к работе Дарвина звучала так: если наследственные признаки в каждом поколении продолжают «смешиваться» друг с другом, то почему любая вариация при скрещиваниях ее носителя с исходными формами не «размывается» полностью? «[Вариант] будет задавлен^[137] за счет численного превосходства, – писал Дженкин, – и спустя несколько поколений отличительные черты этого варианта исчезнут». В качестве примера Дженкин сочинил историю (пропитанную характерным для того времени расизмом): «Представим себе белого человека, потерпевшего кораблекрушение на острове, населенном неграми. <…> Наш выживший герой, возможно, станет там королем, убьет много чернокожих людей в борьбе за выживание и заведет много жен и детей».

Если наследственные инструкции смешиваются друг с другом, то «белый человек» Дженкина обречен – по крайней мере, в генетическом смысле. Его дети от черных жен унаследуют половину его наследственного материала, внуки – четверть, правнуки – восьмую часть, праправнуки – шестнадцатую, и так далее – пока через несколько поколений его материал не растворится полностью. Даже если бы «белые задатки» по качеству превосходили «черные» – то есть, по терминологии Дарвина, обеспечивали лучшую приспособленность, – ничто не спасло бы их от окончательного растворения после многократного смешивания с «черными». В конце концов единственный белокожий король стерся бы из генетической истории острова, несмотря на то, что детей у него было больше, чем у всех мужчин его поколения, и его наследственные задатки для выживания были самыми полезными.

Хотя Дженкин – возможно, нарочно – насытил свою историю отвратительными деталями, ее главная мысль была ясна. Если наследственность лишена механизма поддержания вариабельности (закрепления нового признака), это означает, что все измененные черты организмов в конце концов канут в небытие благодаря разбавлению. Уродцы навсегда останутся уродцами – если только не передадут свои признаки следующему поколению. Просперо мог без опаски пустить Калибана бродить по уединенному острову^[138]. Сам принцип смешения создал бы естественную тюрьму для его наследственного материала. Даже если бы Калибану удалось продолжить род – точнее, именно в этом случае, – его наследственные черты постепенно растворились бы в океане «нормальности». Смешение – то же самое, что бесконечное разбавление, и никакая эволюционная информация в таких условиях не сохранится. Когда художник первый раз полощет кисть с краской в стакане с водой, вода становится синей или желтой. Но художник будет смывать с кисти и другие краски, и в какой-то момент вода неизбежно станет грязно-серой. Если ту же логику применить к животным и наследственности, то какая сила сможет спасти любую необычную черту от исчезновения? Почему, мог бы спросить Дженкин, все Дарвиновы вьюрки постепенно не посерели?^[139]

Дарвина глубоко потрясли доводы Дженкина. «Флеминг Дженкин доставил мне много хлопот, – писал он, – но его комментарии были для меня полезнее, чем все прочие эссе и рецензии». Железную логику Дженкина нельзя было отрицать^[140]: чтобы спасти свою теорию эволюции, Дарвину нужна была согласующаяся с ней теория наследственности.

Но какие свойства наследственности могли бы решить эту проблему? Чтобы дарвиновская эволюция работала, механизм наследования должен предполагать сохранение информации без разбавления или рассеяния. Смешение не подходит. Должны быть какие-то атомы информации – дискретные, нерастворимые, крайне стабильные частицы, которые передаются от родителя ребенку.

Но существовали ли доказательства такого «постоянства» в наследственности? Если бы Дарвин тщательнее просмотрел книги в своей обширной библиотеке, он нашел бы ссылку на малоизвестную статью малоизвестного ботаника из Брно. Скромно озаглавленная «Опыты над растительными гибридами»^[141] и опубликованная в 1866 году в журнале, который почти никто не читал, статья была написана на сложном немецком и изобиловала математическими таблицами, которые Дарвин презирал. Тем не менее Дарвин был удивительно близок к прочтению этой статьи: в начале 1870-х, читая книгу о гибридах растений, он оставил развернутые пометки на страницах 50, 51, 53 и 54^[142] – но таинственным образом пропустил страницу 52, где та самая статья о гибридах гороха подробно обсуждалась.

Если бы Дарвин прочитал ее – особенно когда писал «Изменение животных…» и строил концепцию пангенезиса, – он мог бы получить важнейший ключ к пониманию его собственной теории эволюции. Он был бы очарован ее идеями, поразился бы необыкновенной объяснительной силе и скрупулезности труда ее автора. Дарвин с его острым умом сразу оценил бы, какое значение имеет статья для понимания эволюции. Кроме того, он был бы рад увидеть, что автор статьи, Грегор Иоганн Мендель, – тоже клирик, августинский монах, который проделал другой, не менее грандиозный путь из теологии в биологию, приведший его за границы изведанного.