Самое грандиозное шоу на Земле: доказательства эволюции
Шрифт:
Жук, замаскированный как муравей
Как муравьи и их подземные товарищи теряют свои крылья под землей, так же и многочисленные другие разновидности животных, живущие в глубинах темных пещер, где нет никакого света, уменьшили или потеряли свои глаза, и, как отмечал сам Дарвин, практически полностью слепы. Слово "троглобит" было выдумано для животного, живущего исключительно в самых темных местах пещер, и столь специализированных, что они больше нигде не могут жить. Троглобиты включают саламандр, рыб, креветок, раков, многоножек, пауков, сверчков и многих других животных. Очень часто они белые, потеряв всю пигментацию, и слепые. Однако обычно они сохраняют остатки глаз, и в этом - смысл упоминания их здесь. Рудиментарные глаза - свидетельство эволюции. Учитывая,
Эволюционисты, со своей стороны, должны придумать объяснение потере глаз, где они больше не нужны. Почему, можно было бы сказать, просто не оставить глаза, даже если Вы никогда их не используете? Разве они не могли бы пригодиться в некоторый момент в будущем? Зачем " утруждаться" избавляться от них? Заметьте, между прочим, как трудно противиться языку намерений, целей и персонификации. Строго говоря, я не должен был использовать слово "утруждаться", не так ли? Я должен был сказать что-то вроде: "Что делает потерю глаз выгодной для отдельной пещерной саламандры так, чтобы она выживала и размножалась с большей вероятностью, чем конкурирующая саламандра, сохранившая совершенную пару глаз, даже при том, что она никогда их не использует?"
Что ж, глаза почти наверняка не бесплатны. Отставив в сторону скромные экономические затраты создания глаза, влажная глазная ямка, которая должна быть открытой для мира, чтобы содержать вращающееся глазное яблоко с его прозрачной поверхностью, могла быть уязвимой для инфекции. Таким образом, пещерная саламандра, запечатавшая свои глаза за плотной кожей тела, могла бы выживать лучше, чем конкурирующая особь, сохранившая глаза.
Но есть другой способ ответить на этот вопрос, и, поучительно, он не прибегает к языку преимущества вообще, уже не говоря о цели или персонификации. Когда мы говорим о естественном отборе, мы думаем в терминах редких выгодных мутаций, появляющихся и положительно поддерживаемых отбором. Но большинство мутаций неблагоприятны, хотя бы только потому, что они случайны, и есть намного больше способов стать хуже, чем способов стать лучше. Естественный отбор быстро штрафует плохие мутации. Особи, обладающие ими, с большей вероятностью будут умирать и с меньшей вероятностью воспроизводиться, и это автоматически удаляет такие мутации из генофонда. Каждый геном животного и растения подвергается постоянной бомбардировке вредными мутациями: ливню износа. Это немного похоже на поверхность луны, которая становится все более и более изъеденной кратерами из-за постоянной бомбардировки метеоритами. За редкими исключениями, каждый раз, когда ген, связанный, например, с глазом, поражается вредоносной мутацией, глаз становится немного менее функциональным, немного менее способным видеть, немного менее достойным названия глаза. У животного, которое живет на свету и использует зрение, такие вредные мутации (большинство) быстро удаляются из генофонда естественным отбором.
Но в полной темноте не штрафуются вредные мутации, бомбардирующие гены создания глаза. Зрение невозможно так или иначе. Глаз пещерной саламандры похож на луну, изъеденную мутационными кратерами, которые никогда не удаляются. Глаз живущей в свете дня саламандры похож на Землю, поражаемую мутациями с той же интенсивностью, что и глаза пещерных жителей, но каждая вредная мутация (кратер) стирается естественным отбором (эрозией). Конечно, история глаза пещерного жителя не только негативна: положительный отбор вмешивается также, благоприятствуя росту защитной кожи над уязвимыми ямками оптически ухудшающихся глаз.
Среди наиболее интересных исторических реликтов есть черты, которые используются для чего-то (и таким образом не являются пережитками в смысле того, что пережили свое целевое назначение), но которые кажутся плохо разработанными для своей цели. Глаз позвоночного в своем лучшем случае, скажем у ястреба или человека, это превосходный точный инструмент, способный на чудеса высокого разрешения, конкурирующий с лучшими приборами от Цейсса и Никона. Будь это не так, Цейсс и Никон напрасно бы тратили время, производя фотографии высокого разрешения для наших глаз. С другой стороны, Германн фон Гельмгольц, великий германский ученый 19 века (вы можете назвать его физиком, но его вклад в биологию и психологию еще больше), сказал о глазе: "Если бы оптик хотел бы продать мне инструмент, которые имел бы столько таких дефектов, я бы счел полностью обоснованным обвинить его в небрежности в сильных выражениях и вернул бы инструмент назад." Одна из причин, по которым глаз кажется лучше, чем его оценил физик Гельмгольц, в том, что позже мозг выполняет удивительную работу по улучшению изображения, как ультра-сложный автоматический фотошоп. Что касается оптики, человеческий глаз достигает качества Цейсса/Никона только в фовеальной области - центральной части сетчатки, которую мы используем для чтения. Когда мы сканируем сцену, мы передвигаем фовеальную область в разные части изображения, видя каждую в максимальной четкости и деталях, и мозговой "фотошоп" обманывает нас, заставляя думать, что мы видим всю сцену в одном и том же качестве детализации. Высококачественные Цейссы и Никоны между тем на самом деле отражают всю сцену с почти одинаковой четкостью.
Итак, то, чего не хватает глазу в области оптики, мозг дополняет при помощи своего утонченного программного
Представьте, что инженер представил бы позднему Гельмгольцу цифровую камеру с экраном из крошечных фотоэлементов, собранную для съемки изображений, проецируемых на поверхность экрана. Довольно разумно и очевидно, что каждый фотоэлемент имеет провод, соединенный с компьютером, где собирается изображение. Снова же, довольно разумно. Гельмгольц не отправил бы его обратно.
Но теперь, представьте, что я скажу вам, что фотоэлементы глаза направлены назад, в обратную сторону от сцены, на которую смотрят. "Провода" соединяющие светочувствительные клетки с мозгом идут через всю поверхность сетчатки, так что световые лучи должны пройти через ковер собравшихся проводков перед тем, как попасть на светочувствительные клетки. Это неразумно, но все и того хуже. Одно из последствий того, что светочувствительные клетки направлены назад - то, что провода, передающие данные от них, должны как-то пройти через сетчатку назад к мозгу. В глазу позвоночного они собираются к особому отверстию в сетчатке, где ныряют сквозь нее. Отверстие, заполненное нервами, называется слепым пятном, поскольку оно не видит, но "пятно" - это слишком мягко сказано, поскольку оно весьма велико, скорее, как слепая область, что тем не менее не является слишком большим неудобством для нас благодаря "автоматическому фотошопу" мозга. И снова, верните его [инструмент] назад, он не просто плохо спроектирован, это дизайн полного идиота.
Человеческий глаз
Или нет? Будь это так, глаз бы ужасно видел, но это не так. Он, в действительности, очень хорош. Он хорош потому, что естественный отбор, как чистильщик, работая над бесчисленным множеством мелких деталей, прошелся после большой исходной ошибки установки сетчатки задом наперед и спас высококачественный точный инструмент. Это напоминает мне сагу о телескопе Хаббла. Вы помните, он был запущен в 1990 году и, обнаружилось, что он имеет крупный дефект. Из-за незамеченной ошибки в калибровке аппарата, когда его полировали на земле, основное зеркало хотя и немного, но [функционально-] значимо отклонялось от нужной формы. Дефект обнаружился после того, как телескоп был запущен на орбиту. Решение было смело и изобретательно. Астронавты, доставленные на телескоп, успешно смонтировали на нем нечто вроде очков. После этого телескоп заработал очень хорошо, и три последующих сервисных миссии обеспечили дальнейшее улучшение. Я хочу сказать, что даже крупный дефект конструкции, грубая ошибка может быть скорректирована последующей починкой, искусность и тонкость которой при соответствующих обстоятельствах совершенно компенсируют исходную ошибку. В эволюции в основном крупные мутации, даже если они могут привести к улучшению в правильном направлении, почти всегда требуют много дальнейших поправок, операций по зачистке множеством мелких мутаций, возникающих позднее и получающих преимущество при отборе, поскольку сглаживают острые кромки, оставленные исходной крупной мутацией. Вот почему люди и ястребы видят так хорошо, несмотря на грубую ошибку в их исходной конструкции. Снова Гельмгольц:
Глаз имеет все возможные дефекты, которые могут быть найдены в оптическом инструменте, и даже несколько специфичных только для него; но они так скомпенсированы, что неточность получаемого изображения при обычных условиях освещения очень незначительно превышает ограничения чувствительности, устанавливаемые размерами колбочек сетчатки. Но коль скоро мы делаем опыты в каких-либо других условиях, нам становятся заметны хроматическая аберрация, астигматизм, слепое пятно, сосудистые тени, несовершенная прозрачность среды и все другие дефекты, о которых я говорил.
Такая картина крупных ошибок конструкции, скомпенсированных дальнейшими починками - это то, чего мы не должны ожидать там, где была действительно работа дизайнера. Мы можем ожидать случайные ошибки, как со сферической аберрацией в случае зеркала Хаббла, но не очевидную глупость, как в случае сетчатки, развернутой задом наперед. Грубые ошибки такого рода идут не от плохого дизайна, а от истории.
Любимый пример, с тех пор, как мне на него указал профессор Дж. Д. Кури, когда учил меня в моем студенчестве, это возвратный гортанный нерв. Это ответвление одного из черепных нервов, нервов, которые идут напрямую от мозга, а не из спинного мозга. Один из черепных нервов, блуждающий (vagus, и наименование уместно), имеет разные ответвления, два из которых идут к сердцу, и два на каждой стороне - к гортани (голосовая коробка у млекопитающих). На каждой стороне шеи одна из ветвей гортанного нерва проходит напрямую в гортань, следуя прямым путем, таким, какой выбрал бы дизайнер. Другой идет к гортани через странный обходной крюк. Он спускается прямо до груди, делает петлю вокруг одной из основных артерий, выходящих из сердца (разные артерии на левой и правой стороне, но принцип один), и направляется назад вверх по шее к своей конечной цели.