Головоногие — единственный эволюционный эксперимент по созданию большого мозга среди животных, не принадлежащих к позвоночным. Большинство млекопитающих, птиц и рыб живут намного дольше головоногих. Точнее, млекопитающие и птицы способны прожить дольше, если их не съедят или не постигнет какое-то другое несчастье. Это особенно характерно для крупных животных, таких как собаки и шимпанзе, но есть и мелкие обезьяны размером с мышь, доживающие до пятнадцати лет, а колибри живут до десяти и больше. Головоногие в большинстве своем выглядят и слишком большими, и слишком умными для того, чтобы их жизнь промелькнула столь быстротечно. Для чего нужны такие мозговые мощности, если осьминог умрет менее чем через два года после того, как вылупился из яйца?
Может быть, причина короткой продолжительности жизни — в самой морской среде? Это предположение мне скоро пришлось отбросить. В том же месте, где и мои головоногие, обитает странная рыба, живущая под камнями; она принадлежит к группе рыб, среди которых есть виды, доживающие до двухсот лет. До двухсот! По-моему, это было ужасно нечестно. Какая-то унылая рыба живет сотни лет, в то время как великолепные каракатицы и умные, любопытные осьминоги умирают, не дожив и до двух?[173]
Еще одна гипотеза состояла в том, что само строение тела моллюсков — или конкретно головоногих — каким-то образом ограничивает их продолжительность жизни. Мне приходится слышать такие утверждения, но вряд ли они годятся в качестве объяснения. Наутилусы, элегантные, но малоинтересные с психологической точки зрения головоногие, бороздят в своих раковинах Тихий океан, словно подводные лодки; они доживают до двадцати с лишним лет. Десятилетия жизни, которую биологи нелестно прозвали жизнью «нюхающего и шарящего падальщика». Эти животные — родичи осьминогов и каракатиц, но их жизнь вовсе не мимолетна.
В этом свете жизнь осьминога или каракатицы предстает совсем иначе — она насыщена переживаниями, но невероятно сжата. Но это порождает и новые вопросы о мозге, который делает возможным подобный опыт.
Жизнь и смерть
Почему головоногие не живут дольше? Почему мы все не живем дольше?[174] На горных склонах Калифорнии и Невады растут сосны, заставшие то время, когда по Риму прогуливался Юлий Цезарь. Почему одни организмы живут десятки, сотни, тысячи лет, а другие при нормальном ходе событий не дотягивают и до одного года? В смерти от травмы или инфекционного заболевания ничего загадочного нет; загадкой является смерть от «старости». Почему, пожив какое-то время, мы начинаем распадаться? Этот вопрос всегда подспудно присутствует, когда мы встречаем очередной день рождения, но краткость жизни головоногих ставит его ребром. Почему мы стареем?
Интуитивно мы склонны представлять это в категориях износа тела. Например, так: в конце концов мы должны износиться и прийти в негодность, как это происходит с автомобилями. Но автомобильная аналогия тут не подходит. Заводские детали машины, конечно, изнашиваются, но организм взрослого человека не пользуется теми материалами, из которых он состоял при рождении. Мы состоим из клеток, которые непрерывно питаются и делятся, заменяя старые материалы новыми. Даже долгоживущие клетки непрерывно обновляют свой материал (или по крайней мере большую часть его). Если постоянно менять запчасти автомобиля, нет причин, по которым он может сломаться.
Можно подойти к этой загадке с другой стороны. Наше тело состоит из клеток. Эти клетки скреплены между собой и работают слаженно, но они всего лишь клетки. Большинство клеток, из которых мы состоим, постоянно делятся, одна дает начало двум. Предположим, по какой-то причине этим делящимся клеткам предначертано становиться «старыми», даже если клетки, живущие в данный момент, родились недавно. То есть, допустим, даже новорожденные клетки отражают возраст своей родительской линии, и этот возраст — виновник распада тела. Но если так, то почему не вымирают бактерии и другие одноклеточные организмы? Ныне живущие особи бактерий — продукты клеточных делений недавнего времени, но их родословная насчитывает миллиарды лет.
Представим себе, что мы взяли множество бактерий одного вида — например, ту же самую кишечную палочку — и собрали их в комок. Когда их клетки разделятся, дочерние клетки останутся в комке. Так что с заменой клеток комок будет сохраняться. При благоприятных условиях он просуществует миллионы лет. Комок будет подобием «тела» — большим скоплением клеток. Ему нет причин изнашиваться или выходить из строя просто от старости. Напомним, его составные части в каждый данный момент не старые — это новенькие клетки. Если этот комок клеток может жить вечно, обновляясь и восполняясь, почему так не могут наши тела?
Вы могли бы ответить: дело в расположении наших клеток, которое отличает нас от бактерий. Мы не просто комки. Структура подвержена поломке, даже если клетки постоянно обновляются. Но почему новые клетки не могут вновь расположиться в нужном порядке? Клетки способны уложиться в нужную структуру при зачатии человека, рождении и развитии от младенца до взрослого. Почему бы новорожденным клеткам не возобновлять и порядок, необходимый для жизни вашего организма?
Объяснения в категориях «износа» недостаточны. Даже самая складная версия этой теории противоречит многим наблюдениям, касающимся продолжительности жизни животных. Если дело в «износе», то животные с быстрым обменом веществ, сжигающие больше энергии, должны стареть быстрее. Эта зависимость обладает кое-какой предсказательной силой, но довольно часто она не работает. У сумчатых, например кенгуру, обмен веществ медленнее, чем у плацентарных млекопитающих вроде нас, но стареют они быстрее. У рукокрылых (летучих мышей) скорость метаболизма бешеная, но они стареют медленно.
На клеточном уровне обновление, возможно, потенциально бесконечно. Но что-то в самой нашей природе — в природе тех скоплений клеток, которыми мы являемся, — заставляет нас и других животных стареть иначе, чем другие живые существа. Этот подход к вопросу возвращает нас к начальным главам, к теме эволюции животных как таковых. В жизни животных границы жизни отдельной особи отмечены рождением и смертью, хотя клетки постоянно возникают и исчезают и хотя родословная этих клеток не ограничивается пределами жизни особи, простираясь и в прошлое, и в будущее. Мы снова возвращаемся к той же проблеме. Почему колибри живут до десяти лет, морские окуни — до двухсот, остистые сосны[175] — тысячи лет, а осьминоги — лишь до двух?
Рой мотоциклов
Эти загадки в значительной мере разрешены благодаря некоторым стройным концепциям в теории эволюции.
Если мыслить в эволюционных категориях, естественно задаться вопросом, нет ли скрытого преимущества в старении как таковом. Эта идея соблазнительна, поскольку начало старения в нашей жизни выглядит «запрограммированным». Возможно, старые особи умирают потому, что от этого выигрывает вид в целом, потому что таким образом сберегаются ресурсы для молодых и жизнеспособных? Но эта идея в качестве объяснения старения содержит в себе порочный круг: откуда следует, что молодые более жизнеспособны? Пока что, на данном этапе рассуждений, ниоткуда.
Кроме того, подобное положение вряд ли будет стабильным. Предположим, имеется популяция, в которой старые любезно передают «эстафету» в надлежащее время, но вот в ней появляется особь, которая не жертвует собой и просто продолжает жить. У этой особи с немалой вероятностью появится дополнительное потомство. Если отказ от самопожертвования также передастся по наследству, этот признак распространится и самопожертвование будет вытесняться. Так что, даже если старение полезно для вида в целом, этого недостаточно, чтобы оно закрепилось. Этот довод не закрывает окончательно вопроса о «скрытом преимуществе», но современная эволюционная теория старения исходит из других соображений.
Первый шаг был сделан в 1940-е годы британским иммунологом Питером Медаваром в кратком устном сообщении. Десятилетие спустя американский эволюционный биолог Джордж Уильямс проделал второй шаг. Еще через десяток лет, в 1960-е годы, Уильям Гамильтон (вероятно, величайший ученый в эволюционной биологии второй половины XX века) придал этой новой картине строгое математическое оформление. Хотя теория с тех пор в этом плане продолжает уточняться, основные идеи хороши своей простотой.
Начнем с мысленной модели. Представим себе некий вид животных, не подверженных естественному разрушению в ходе времени. У этих животных нет старения. Они рано начинают размножаться и продолжают давать потомство, пока не умирают от внешних причин — хищников, голода, удара молнии. Как предполагается, риск смерти от подобных событий будет постоянной величиной. В любой данный год вероятность умереть будет составлять, допустим, 5 %. Эта вероятность не повышается и не понижается с возрастом, но рано или поздно пройдет достаточное количество лет, чтобы та или другая неприятность наверняка вас настигла. Например, у новорожденного по этому сценарию шансы дожить до 90 лет равняются 1 %. Но если особь дожила до 90, у нее неплохие шансы дожить и до 91.
Теперь обратимся к биологическим мутациям. Мутации — это случайные изменения в структуре наших генов. Это сырье для эволюции: изредка происходят мутации, благодаря которым улучшается способность организма выживать и размножаться. Но подавляющее большинство мутаций вредно либо нейтрально. Эволюция обеспечивает так называемый равновесный уровень приспособленности в отношении множества генов. Работает это таким образом. Мутантные гены постоянно возникают в популяции из-за молекулярных сбоев. У особей с мутантными генами меньше шансов дать потомство, поэтому вредные мутации в конце концов устраняются из популяции. Но даже если каждая вредная мутация отсеивается, этот процесс отнимает время, а новые мутации продолжают появляться. Поэтому следует ожидать, что в популяции будут постоянно присутствовать те или иные вредные мутантные формы каких-то генов. Равновесный уровень приспособленности — это такое положение, при котором вредные мутации удаляются отбором с той же скоростью, с которой они возникают.