Самое грандиозное шоу на Земле: доказательства эволюции
Шрифт:
Кроме той ненужной траты ресурсов на создание такого длинного нерва, мне трудно не задуматься, не мешают ли вокалу жирафа задержки, как при разговоре с зарубежным корреспондентом через спутниковую связь. Один авторитетный автор сказал: "Несмотря на развитую гортань и стадный образ жизни, жирафы способны издавать только низкое мычание или блеять". Заикающийся жираф - это интересная мысль, но я не буду продолжать ее. Важно то, что вся история этой петли - это замечательный пример, насколько далеки живые существа от того, чтобы быть спроектированными. И для эволюциониста важный вопрос, почему естественный отбор не сделал того, что сделал бы инженер: вернулся бы назад к чертежной доске и перекроил бы все в разумной манере. Это тот же вопрос, с которым мы сталкиваемся снова и снова в этой главе, и я попытался ответить на него несколькими путями. Для возвратного гортанного нерва годится ответ в терминах того, что экономисты называют "предельные затраты".
По мере удлинения шеи жирафа в ходе эволюционного времени, цена петли в экономических или в " вокальных" терминах постепенно росла, с ударением на "постепенно". Предельная цена каждого миллиметра увеличения была ничтожна. Когда шея жирафа приблизилась к ее современной впечатляющей длине, суммарная стоимость петли, возможно, и приблизилась к точке, когда, предположительно, мутантный индивид выживал бы лучше с гортанным нервом, спускающимся напрямую, ответвляясь к гортани от пучка блуждающего нерва сквозь небольшой зазор. Но мутация, необходимая для достижения такого "сквозного прыжка", должна была бы состоять в крупном изменении (даже перевороте) в эмбриональном развитии. Очень возможно, необходимая для этого мутация вообще никогда не возникала. Даже если бы и возникла, она могла иметь недостатки, неизбежные в любой крупной перестановке в ходе чувствительного и деликатного процесса. Даже если бы преимущества прямого пути в конечном итоге перевесили бы недостатки, предельная стоимость каждого миллиметра удлинения шеи незначительны в сравнении с уже существующей петлей. Даже если решение "назад к чертежной доске" было бы более хорошей идеей, если оно было бы достигнуто, все равно соперничающей альтернативой было лишь маленькое увеличение уже существующей петли, и предельная стоимость этого малого увеличения была мала. Меньше, я полагаю, чем стоимость "крупного переворота", необходимого для реализации более элегантного решения.
Обход, сделанный гортанным нервом у жирафа
Все это уже помимо основной идеи, что возвратный гортанный нерв у любого млекопитающего - хорошее свидетельство против дизайнера. И у жирафа оно растянуто от хорошего до зрелищного! Эта странно-длинная петля вниз по шее жирафа и назад - именно то, чего мы ожидаем от эволюции путем естественного отбора и именно то, чего не ожидаем от любого вида разумного дизайнера.
Джордж К.Виллиэмс - один из наиболее уважаемых из американских эволюционных биологов (его спокойная мудрость и грубоватые черты заставляют вспомнить одного из самых уважаемых американских президентов - который родился в тот же день, что и Чарльз Дарвин, и был также известен спокойной мудростью). Уильямс обратил внимание на еще одну петлю, похожую на проходимую возвратным гортанным нервом, но на другом конце тела. Семявыносящий проток является трубкой, которая несет сперму от яичек до пениса. Наиболее прямой маршрут - вымышленный маршрут, показанный с левой стороны схемы напротив. Фактический маршрут семявыносящих протоков показан на правом рисунке. Он делает нелепый обход вокруг уретры, трубки, которая ведет мочу от почки до мочевого пузыря. Если бы такое было спроектировано, никто не мог бы серьезно отрицать, что проектировщик допустил серьезную ошибку. Но, так же, как с возвратным гортанным нервом, все становится ясно, когда мы смотрим на эволюционную историю. Вероятное первоначальное положение яичек показано пунктирной линией. Когда, в эволюции млекопитающих, яички опустились в их нынешнее положение в мошонке (по причинам, которые неясны, но, как часто думают, связаны с температурой), семявыносящий проток, к сожалению, получил крюковый, неправильный путь вокруг уретры. Вместо того, чтобы перенаправить трубку, как сделал бы любой разумный инженер, эволюция просто продолжала ее удлинять - и снова, предельные затраты каждого небольшого увеличения длины обходного пути были небольшими. И в очередной раз, это - красивый пример первоначальной ошибки, компенсируемой после, вместо того, чтобы быть должным образом скорректированной от начала у чертежной доски. Примеры, подобные этому, должны серьезно подрывать позиции тех, кто жаждет "разумного дизайна".
Путь семявыводящих протоков из яичка к пенису
Человеческое тело изобилует тем, что в одном смысле мы могли бы назвать недостатками, но в другом смысле должно осознаваться как неизбежные компромиссы, следующие из нашей длинной истории происхождения от других видов животных. Несовершенства неизбежны, если невозможен вариант "назад к чертежной доске" -когда усовершенствования могут быть достигнуты только благодаря ситуативной модификации того, что уже есть. Вообразите, каким беспорядочным был бы реактивный двигатель, если сэр Френк Райт и доктор Ганс фон Охайн, два независимых его изобретателя, были бы вынуждены соблюдать правило, гласящее: "Вам не разрешено начинать с чистого листа на Вашей чертежной доске. Вы должны начать с пропеллерного двигателя и изменять его, по одной части за раз, винтик за винтиком, заклепка за заклепкой, от "предкового" пропеллерного двигателя до "потомкового" реактивного двигателя. " Еще хуже, все промежуточные звенья должны летать, и каждое в этой цепи должно являться по крайней мере небольшим улучшением относительно своего предшественника. Можно понять, что полученный реактивный двигатель был бы обременен всеми видами исторических пережитков, аномалий и недостатков. И каждый дефект сопровождался бы громоздким довеском компенсирующих неумелых заплаток и исправлений, каждое из которых пытается выжать все, чего можно добиться под неудачным запретом возвращаться обратно к чертежной доске.
Таков мой довод, но более близкое рассмотрение биологических инноваций могло бы провести другую аналогию со случаем пропеллерного / реактивного двигателя. Важная инновация (реактивный двигатель в нашей аналогии), вполне может эволюционировать не из старого органа, который выполнял ту же самую работу (пропеллерного двигателя в данном случае), но из чего-то совершенно другого, что выполняло совсем другую функцию. Как хороший пример, когда наши предки-рыбы овладевали дыханием воздухом, они не модифицировали свои жабры, чтобы создать легкое (как делают некоторые современные дышащие воздухом рыбы, такие как ползуны анабасы). Вместо этого они модифицировали карман кишечника. И позже, между прочим, костистые рыбы - что означает чуть ли не любую рыбу, которую Вы, вероятно, встретите, кроме акул и их родни - модифицировали легкое (которое ранее эволюционировало у предков, иногда вдыхавших воздух) в еще один жизненно важный орган, который не имеет никакого отношения к дыханию, плавательный пузырь.
Плавательный пузырь - возможно, главный ключ к успеху костистых рыб, и стоит сделать отступление, чтобы его объяснить. Это -внутренний пузырь, заполненный газом, который может точно подстраиваться, чтобы удерживать рыбу в гидростатическом равновесии на любой желаемой глубине. Если Вы, будучи ребенком, когда-либо играли с Поплавком Декарта, Вы узнаете принцип, но костистая рыба использует его интересный вариант. Поплавок Декарта - небольшая игрушка, действующей частью которой является крошечная перевернутая чашка, содержащая пузырь воздуха, плавающая в равновесии в бутылке воды. Число молекул воздуха в пузыре постоянно, но вы можете уменьшить его объем (и увеличить давление, следуя Закону Бойля - Мариотта), нажимая на пробку бутылки. Или Вы можете увеличить объем воздуха (и уменьшить давление пузыря), вытягивая пробку. Эффект лучше всего достигается с одной из тех крепких винтовых пробок, что надевают на бутылки сидра. Когда Вы вдавливаете или вытягиваете пробку, поплавок спускается, или поднимается, пока не достигает своей новой точки гидростатического равновесия. Вы можете добиться подъема и опускания поплавка в бутылке благодаря точному регулированию пробки, и, следовательно, давления.
Рыба - Декартовский Поплавок с тонким отличием. Плавательный пузырь является ее "пузырем", и он работает таким же образом, за исключением того, что число молекул газа в пузыре не постоянно. Когда рыба хочет подняться на более высокий уровень в воде, она выпускает молекулы газа из крови в пузырь, таким образом увеличивая объем. Желая опуститься глубже, она поглощает молекулы газа из пузыря в кровь, таким образом уменьшая объем пузыря. Плавательный пузырь означает, что рыба не должна совершать мышечной работы, как делает акула, чтобы оставаться на желаемой глубине. Это обеспечивает гидростатическое равновесие на любой глубине, которую она выберет. Плавательный пузырь делает эту работу, тем самым освобождая мускулы для обеспечения активной тяги. Акулы, напротив, должны продолжать плавать все время, иначе бы они опустились на дно, правда, медленно, потому что у них есть специальные, имеющие малую плотность, вещества в их тканях, которые сохраняют их умеренно плавучими. Плавательный пузырь - это измененное легкое, которое само по себе является измененным карманом кишечника (а не измененной жаберной камерой, как можно было бы ожидать). И у некоторых рыб плавательный пузырь модифицирован в орган слуха, своего рода барабанную перепонку. История написана во всем теле, не единожды, а многократно, вычурным палимпсестом.
Мы были наземными животными в течение приблизительно 400 миллионов лет, и мы ходили на задних ногах только последний 1 процент этого времени. В течение 99 процентов нашего пребывания на суше мы имели более или менее горизонтальный позвоночник и ходили на четырех лапах. Мы не знаем наверняка, какие селективные преимущества получила особь, которая первой встала и пошла на задних лапах, и я собираюсь оставить этот вопрос в стороне. Джонатан Кингдон написал целую книгу "Lowly Origin" [Непритязательное Происхождение] по вопросу о эволюции прямохождения, и я рассмотрел его в некоторых деталях в Рассказе Предка. Это могло не казаться существенным изменением, когда происходило, потому что другие приматы, такие как шимпанзе, некоторые обезьяны и очаровательный лемур, хохлатый индри, делают это время от времени. Обыкновение ходить только на двух ногах, как мы делаем, имело, однако, далеко идущие последствия во всем теле, что повлекло за собой много компенсационных подстроек. Можно утверждать, что ни одна кость или мускул где-либо в теле не обошлись без потребности в изменениях, чтобы согласовать некоторые детали, какими бы непонятными, какими бы косвенными и какими бы малосвязанными с главным изменения в походке они не были. Подобная повсеместная перестройка должна сопровождать все без исключения значительные изменения в образе жизни: из воды на сушу, с суши в воду, в воздух, под землю. Вы не можете выделить явные изменения в теле и рассматривать их изолированно. Сказать, что есть сложные последствия у каждого изменения, будет преуменьшением. Есть сотни, тысячи сложных последствий и последствий последствий. Естественный отбор вечно подправляет, незначительно подгоняет точные настройки, "чинит кое-как", как выразился великий французский молекулярный биолог Франсуа Жакоб.
Вот другой хороший способ смотреть на это. Когда происходит значительное изменение климата, скажем ледниковый период, Вы, конечно, ожидаете, что естественный отбор, дабы приспособить к нему животных, выращивает, например, более толстый волосяной покров. Но внешний климат - не единственный вид "климата", который мы должны рассматривать. Без какого-либо внешнего изменения вообще, если большая новая мутация возникает, и ей благоприятствует естественный отбор, все другие гены в геноме испытают это как изменение во внутреннем "генетическом климате". Это - изменение, к которому они должны приспособиться, не меньшее, чем смена погоды. Естественный отбор должен прийти позже, и внести поправки, возмещающие ущерб от крупного изменения в генетическом "климате", точно так, как если бы изменение произошло во внешнем климате. Первоначальное изменение походки с четырехногой на двуногую, возможно, даже было порождено "внутренне", а не вызвано изменением во внешней окружающей среде. Так или иначе, оно запустило сложный каскад последствий, каждое из которых требовало компенсационной регуляции "точной настройки".
"Неразумный дизайн" было бы хорошим названием для этой главы. В самом деле, оно достойно стать заглавием для целой книги о несовершенствах живого как убедительных демонстрациях отсутствия обдуманного дизайна, и больше чем один автор независимо ухватился за него. Среди них, поскольку я люблю крепкую непочтительность австралийского английского языка ("Итак, откуда вылез Разумный Дизайн, как чирей на заднице?") я сфокусировал внимание на восхитительной книге Робина Уильямса, старейшины Сиднейских научных радиообозревателей. После жалобы на страдания, которыми его одаривает каждое утро его собственная спина, в терминах, которые не могли бы исходить от ноющего англичанина (не поймите меня превратно, я глубоко симпатизирую), Уильямс продолжает, "почти все спины могли бы незамедлительно потребовать замены по гарантии, если бы таковая была. Если бы [Бог] был ответственен за конструкцию спины, Вы должны признать, что это не было одним из Его лучших моментов и, должно быть, делалось в спешке перед сдачей [проекта] в конце тех Шести Дней." Проблема, конечно, состоит в том, что наши предки сотни миллионов лет ходили с позвоночником, удерживаемым более или менее горизонтально, и он не слишком благосклонно воспринял внезапную реорганизацию, навязанную последними несколькими миллионами. И снова же, суть в том, что реальный проектировщик вертикально ходящего примата возвратился бы к чертежной доске и сделал бы работу должным образом, вместо того, чтобы начать с четвероногого животного и подправлений.