Рассказ предка. Паломничество к истокам жизни
Шрифт:
Именно из-за нежелания признавать целенаправленность эволюции я решил рассматривать историю жизни наоборот. Однако я все же признаю, что прислушиваюсь к рифмам эволюции, которые привели меня к осторожному рассуждению об ее повторяющихся схемах, закономерности и направленности. Поэтому, хотя мое возвращение и не будет движением по следам, я все же задамся вопросом об уместности повторения пути.
Перезапуск эволюции
Американский биолог-теоретик Стюарт Кауфман указывал в статье 1985 года:
Один из способов подчеркнуть наше нынешнее невежество – это задать вопрос, как выглядели бы организмы через один-два миллиарда лет, если бы эволюция повторилась от докембрия, когда уже сформировались древние эукариотические клетки. И если бы этот эксперимент был проведен бесконечное число раз, какие свойства организмов появлялись бы снова и снова, какие оказались бы редкими, какие свойства легко возникали бы в процессе эволюции, а какие – с трудом? Основной недостаток современного видения эволюции заключается в том, что оно не привело нас к постановке вопросов, ответы на которые могли бы дать нам глубокое понимание прогнозируемых признаков.
Особенно мне нравится оговорка Кауфмана о статистике. Он предлагает не просто мысленный эксперимент, а ряд экспериментов, направленных на поиск всеобщих законов жизни, а не конкретных проявлений организмов. Вопрос Кауфмана сродни вопросу из научной фантастики о том, какой была бы жизнь на других планетах, – за исключением того, что на других планетах исходные и существующие условия были бы иными. На крупной планете гравитация создала бы совершенно новые направления давления отбора. Там животные размером с паука не смогли бы иметь паучьи ноги (они сломались бы под тяжестью животного) и нуждались бы в столпообразных конечностях, напоминающих ноги земных слонов. И, напротив, на маленькой планете животные размером со слона, однако имеющие более хрупкое телосложение, могли бы носиться и прыгать, как пауки-скакуны. Эти ожидания относительно телосложения применимы к целым статистическим выборкам миров с большой силой тяжести и миров с небольшой силой тяжести.
Сила тяжести – такое свойство планеты, на которое жизнь не может повлиять. К подобным свойствам относятся также: расстояние планеты от звезды и скорость ее обращения, которая определяет длительность суток; наклон ее оси, который на планете, имеющей почти круговую орбиту, является основным фактором, определяющим смену времен года. На планете с орбитой, отличной от круговой, например на Плутоне, резкое изменение расстояния до звезды – гораздо более важный фактор, определяющий сезонность. Наличие спутника (спутников), расстояние до него, его масса и орбита также оказывают трудноуловимое, но заметное влияние на жизнь из-за приливов и отливов. Все эти факторы являются данностью, на которую не может повлиять жизнь, и поэтому при многократных экспериментах Кауфмана их следует рассматривать в качестве констант.
Прежние поколения ученых рассматривали как данность также погодные условия и химический состав атмосферы. Сейчас известно, что состав атмосферы (особенно высокое содержание в ней кислорода и низкое – углерода) определяется жизнью. Поэтому наш мысленный эксперимент должен учитывать возможность того, что при “перезапусках” эволюции атмосфера будет меняться под влиянием той формы жизни, которая эволюционирует в данный момент. Вследствие этого жизнь может влиять на погоду и даже на такие климатические события, как ледниковые периоды и засухи. Мой коллега Билл Гамильтон (который оказывался прав слишком часто, чтобы смеяться над его догадками) предположил даже, что облака и дождь суть адаптация стремящихся к распространению микроорганизмов.
Насколько нам известно, на глубинные механизмы Земли не влияет “пена” жизни на ее поверхности. Однако мысленные эксперименты по “перезапуску” эволюции должны учитывать возможные различия в ходе тектонических событий и, следовательно, в истории движения континентов. Интересен также вопрос о вулканической активности, землетрясениях и метеоритных бомбардировках: должны ли мы считать их одинаковыми при последовательных “перезапусках” эксперимента Кауфмана? Наверное, разумно считать движение литосферных плит и столкновения с космическими объектами такими переменными, которые можно усреднить, взяв достаточно крупные статистические выборки “перезапусков”.
С чего же мы начнем, пытаясь ответить на вопрос Кауфмана? Какой была бы жизнь, если бы мы проиграли “запись” статистически значимое количество раз? Можно сразу выделить целый ряд вопросов возрастающей сложности. Кауфман выбрал точкой “перезапуска” часов момент формирования эукариотической клетки из бактериальных компонентов. Но мы можем начать “перезапуск” двумя или тремя эонами ранее – с возникновения самой жизни. Или, напротив, перезапустить часы гораздо позднее: скажем, в момент возникновения сопредка № 1, на месте нашего расхождения с шимпанзе. Тогда мы сможем проверить, появились бы у гоминид двуногость, крупный мозг, язык, цивилизация и бейсбол при статистически значимом количестве “перезапусков” – при исходном условии, что жизнь достигла сопредка № 1. А в промежутке между этими крайностями останется пространство для вопросов о происхождении млекопитающих, происхождении позвоночных, любых других загадок.
Было ли в истории жизни нечто похожее на кауфмановский эксперимент? Да. Во время путешествия мы увидели несколько таких естественных экспериментов. По счастливому стечению обстоятельств Австралия, Новая Зеландия, Мадагаскар, Южная Америка и даже Африка долгое время провели в географической изоляции, что предоставляет нам нечто вроде “перезапусков” основных эпизодов эволюции.
Эти массивы суши были изолированы друг от друга и от остального мира в течение долгих периодов времени после исчезновения динозавров – как раз тогда, когда группы млекопитающих продемонстрировали свой максимальный творческий потенциал. Изоляция не была полной, но достаточной для радиации афротериев и появления лемуров на Мадагаскаре. В случае Южной Америки мы выделили три этапа эволюции млекопитающих, разделенных длительными периодами изоляции. Австралинея предоставила самые идеальные условия для естественного эксперимента: ее изоляция в течение большей части нужного нам периода была почти совершенной, и началась она с появления там крошечной – возможно, представленной единственным экземпляром – группы сумчатых. Новая Зеландия представляет собой исключение, потому что она – единственная среди наших “экспериментальных площадок” – весь рассматриваемый период была лишена млекопитающих.
Глядя на эти эксперименты, я восхищаюсь главным образом тем, насколько предсказуемо ведет себя эволюция, если запустить ее дважды. Мы видели, как похож тасманийский сумчатый волк на собаку, сумчатый крот – на обычного крота, летающий поссум – на белку-летягу, а сумчатый саблезубый тигр – на саблезубого тигра (и различных “ложных саблезубых” представителей плацентарных хищников). Отличия также любопытны. Кенгуру – это прыгающая замена антилопы. Прыжки на двух ногах, доведенные в ходе эволюции до совершенства, могут быть такими же удивительно быстрыми, как и бег на четырех ногах. Но эти способы передвижения радикально отличаются друг от друга – причем их особенности обуславливают важнейшие различия анатомии. Предположительно на каком-то древнем перепутье любая из этих двух “экспериментальных” линий могла выбрать либо путь усовершенствования прыжков на двух ногах, либо путь развития бега на четырех конечностях. Так уж произошло (возможно, сначала почти случайно), что кенгуру стали прыгать, а антилопы – бегать. И теперь мы с удивлением смотрим на последовательные дивергенции того, что получилось.
Все эти различные по масштабам события радиации млекопитающих произошли примерно в одно и то же время на разных массивах суши. Уход динозавров предоставил им широкие возможности. Но и с самими динозаврами в свое время произошло подобное, хотя и с некоторыми упущениями: так, я не знаю, почему среди динозавров не найдено аналога современного крота. До динозавров тоже было много параллельных линий развития, особенно среди тероморфов, и они тоже приводили к появлению сходных морфологических типов.