ДРЕВО ЖИЗНИ
1. Как нам представить себе Древо Жизни?
Вымирание только очертило группы, но никак не создало их, потому что если бы все прежде жившие на земле формы вдруг ожили, было бы совершенно невозможно указать границы отдельных групп, ибо они отличались бы друг от друга столь же мало, сколь разнятся меж собой самые близкие из ныне существующих разновидностей, но естественная классификация или по крайней мере естественная группировка была бы возможна.
В предыдущей главе идея проектно-конструкторской работы как аналогии движению в пространстве, которое я назвал Пространством Замысла, была введена мимоходом, без должного внимания к деталям и уточнения терминов. Чтобы набросать общий план, я воспользовался несколькими противоречивыми утверждениями, пообещав разобраться с ними позже. Поскольку ниже я намерен очень часто обращаться к идее Пространства Замысла, мне следует обосновать ее и, вслед за Дарвином, я вновь начну с середины, исследовав для начала некоторые закономерности, в действительности существующие в тех или иных сравнительно хорошо изученных пространствах. В следующей главе это позволит нам перейти к более общему обсуждению возможных структур и того, как определенного рода процессы превращают возможности в реальность.
Представьте себе Древо Жизни – диаграмму, отражающую время существования каждого из существ, когда-либо живших на этой планете, – или, иными словами, общую последовательность линий наследования. Правила составления такой диаграммы просты. Отрезок, изображающий жизнь организма, начинается с его рождением, обрывается в момент смерти, и от него либо отходят другие отрезки, изображающие потомков, либо нет. Если повнимательнее посмотреть на эти отображения потомков (при их наличии), то окажется, что различия в их облике обусловлены несколькими факторами: происходит ли размножение делением или почкованием, путем откладывания яиц или рождения живых детенышей, и переживает ли организм родителя момент появления потомства с тем, чтобы продолжить существовать одновременно с ним. Но сейчас такие подробности в целом не будут нас занимать. В том, что все разнообразие жизни, когда-либо существовавшей на планете, может иметь один-единственный корень, нет существенного противоречия; противоречия связаны с тем, как, не вдаваясь в подробности, открывать и описывать различные силы, принципы, ограничения и пр., позволяющие нам давать научное объяснение существующим во всем этом многообразии закономерностям.
Земле около 4,5 миллиарда лет, и первые формы жизни появились на ней довольно «рано»; простейшие одноклеточные организмы – прокариоты – возникли по меньшей мере 3,5 миллиарда лет назад, и после этого приблизительно 2 миллиарда лет на Земле обитали лишь бактерии, сине-зеленые водоросли и родственные им простейшие организмы. Затем, приблизительно 1,4 миллиарда лет назад, произошла знаменательная революция: некоторые из этих простейших живых организмов объединились – в буквальном смысле, – а затем некоторые похожие на бактерий прокариоты проникли в мембраны других прокариот, что привело к появлению эукариот – клеток, имеющих ядра и другие внутриклеточные структуры117. Эти структуры, называемые органеллами или пластидами, – ключевое конструкторское нововведение, открывающее путь к ныне обитаемому Пространству Замысла. Хлоропласты в растениях, обеспечивающие процесс фотосинтеза, и митохондрии, наличествующие в каждой клетке любого растения, животного, гриба – любого организма, состоящего из ядросодержащих клеток, – это элементарные фабрики, перерабатывающие кислород в энергию и позволяющие всем нам обойти Второй закон термодинамики, используя материалы и энергию, заимствованные из окружающей среды. Греческая приставка εὖ- означает «хороший», и, с нашей точки зрения, эукариоты были безусловным усовершенствованием, поскольку благодаря своей сложной внутренней структуре они могли специализироваться, что в конечном счете сделало возможным создание многоклеточных организмов – в том числе нас с вами.
Вторая революция – появление первых многоклеточных организмов – произошла всего лишь примерно через 700 миллионов лет. Стоило многоклеточным организмам появиться на сцене, как события стали развиваться быстрее. В результате возникло невероятное разнообразие растений и животных – от папоротников и цветов до насекомых, рептилий, птиц и млекопитающих: сегодня в мире существуют миллионы разных видов. В ходе развития жизни появлялось и исчезало множество других видов. Несомненно, вымерших видов гораздо больше, чем существующих ныне, – вероятно, сотня вымерших видов на каждый наличествующий.
Как выглядит это огромное Древо Жизни, раскинувшее ветви на 3,5 миллиарда лет? Что бы мы увидели, если бы, подобно Богу, могли окинуть его одним взглядом так, чтобы все времена предстали перед нами в пространственном измерении? Обычно на используемых в науке диаграммах время откладывается по горизонтали (более ранние моменты – слева, более поздние – справа), но диаграммы, изображающие процесс эволюции, всегда были исключением: время в них обычно откладывается по вертикали. Что еще любопытнее, мы привыкли к двум противоположным способам градации вертикальной оси – с каждым из них связаны специфические метафоры. Можно изображать более ранние события выше, а более поздние – ниже: в этом случае диаграмма изображает предков и их наследников (descendants). К этому способу прибегал Дарвин, когда описывал специализацию видов как наследование с изменением, – и, конечно, в заголовке своей работы об эволюции человека: «Происхождение человека и половой отбор»118. Можно также нарисовать обычное дерево, на котором более поздние «потомки» будут представлены сучьями и ветками, со временем вырастающими из ствола и изначальных корней. К такому способу изображения Дарвин тоже прибегал: например, на единственном рисунке в «Происхождении видов»; к тому же, как и другие люди, он использует выражения, ассоциирующие понятия «выше» и «позже». Сегодня обе группы метафор без особых проблем сосуществуют в языке и на биологических диаграммах. (Такая терпимость к многообразию способов изображения явлений свойственна не только биологии. «Семейные древа» чаще рисуют, помещая предков на вершине, а, к примеру, специалисты по генеративной лингвистике строят древа вывода вверх тормашками, помещая «корень» вверху страницы.)
Ил. 3
Поскольку я уже предложил отмечать по вертикальной оси в Пространстве Замысла количество Замысла, так что помещенные выше организмы окажутся сложнее организованными, следует отметить, что на Древе Жизни (нарисованном, как предлагаю я, снизу вверх) «выше» значит «позднее» (и ничего более). Заметим, что «выше» не будет автоматически означать «сложнее». Какова связь времени и Замысла – или какой она могла бы быть? Могут ли более сложные организмы появиться раньше и постепенно утратить сложность? Возможен ли мир, в котором бактерии являются потомками млекопитающих, а не наоборот? На эти вопросы о возможном и невозможном будет проще ответить, если мы для начала получше разберемся, что именно случилось на нашей планете. Так что давайте пока договоримся, что на приведенных ниже диаграммах по вертикальной оси отмечается время и только время, причем более ранние моменты – внизу, а более поздние – выше. В соответствии с традицией, изображение по горизонтальной оси отражает многообразие видов, существующих в мире в каждый конкретный момент. У каждого отдельного организма своя судьба, отличная от прочих, а потому два организма, даже если они являются идеальными копиями друг друга, будут в лучшем случае изображены бок о бок. Но то, как мы их выстроим, может зависеть от некоего измерения или совокупности измерений, отражающих различия в формах отдельных тел – то есть, если воспользоваться техническим термином, от морфологии.
Итак, снова зададимся вопросом, как бы выглядело Древо Жизни, если бы его можно было окинуть одним взглядом? Разве не напоминало бы оно пальму, как изображение на ил. 3?
Это – первое из множества деревьев или дендрограмм, которые нам предстоит рассмотреть, и, конечно же, чернила и бумага не позволяют достичь нужного разрешения, и квадрильоны отдельных линий сливаются воедино. Я намеренно пока что оставил «корень» дерева ворсистым и размытым. Нас все еще интересует середина, а о самых первых фазах речь пойдет в других главах. Если мы приблизим ствол дерева и рассмотрим любое из его поперечных сечений – «конкретный момент» времени, – то увидим миллиарды и миллиарды отдельных одноклеточных организмов, отдельные группы которых оставят следы, ведущие к потомкам, находящимся чуть выше по стволу. (В те давние дни организмы размножались почкованием или делением; несколько позже у одноклеточных появилось нечто вроде секса, но выбрасывание в воздух пыльцы, откладывание яиц и другие явления, связанные с привычным нам половым размножением, возникли только в районе кроны Древа, после успешной революции многоклеточных.) В мире будет наблюдаться некоторое разнообразие и – со временем – прототипы будут пересматриваться, так что, возможно, весь ствол следует изобразить склоняющимся влево или вправо или расширяющимся сильнее, чем это показано на рисунке. Только ли незнание мешает нам разделить этот «ствол», образуемый разновидностями простейших организмов, на отдельные ветви? Возможно, его следовало бы нарисовать со множеством тупиковых ветвей достаточно значительных, чтобы быть замеченными (как это сделано на ил. 4), отметив многообразные эксперименты по созданию альтернативных прототипов одноклеточных, продолжавшиеся миллионы лет и в конечном итоге закончившиеся вымиранием.
Ил. 4
Существовали, должно быть, миллиарды таких неудачных конструкторских экспериментов, но, вероятно, ни один из них не отступал от единого нормативного образца одноклеточного организма слишком далеко. В любом случае, рассматривая ствол нашего Древа под большим увеличением, мы бы стали свидетелями резкого увеличения числа кратковременных альтернативных решений, как на ил. 5, практически незаметных на фоне нормального консервативного воспроизводства. Как мы можем быть в этом уверены? Можем, поскольку, как мы увидим, у любого мутировавшего организма шансы на выживание гораздо ниже, чем у прототипа, разновидностью которого такой организм является.
До появления полового размножения практически все наблюдаемые нами ветви расходятся при любой степени приближения. Однако из этого правила существуют примечательные исключения. Если изучить определенный момент, пришедшийся на времена революции эукариот, то мы увидим, как некая бактерия проникает в зачаточное тело другого прокариота, что приводит к появлению первого эукариота, потомки которого наследуют двум линиям предков: они содержат две совершенно независимых последовательности ДНК: одну – хозяйской клетки, а другую – паразита, разделившего судьбу хозяина и связавшего судьбу всех своих потомков (которым теперь предстоит стать постоянно существующими в клетке полезными митохондриями) с судьбой клеток, в которых они будут обитать, – потомков клетки, первой пережившей вторжение. Это – поразительное свойство микроскопической геометрии Древа Жизни: целые линии родства митохондрий, крохотных самостоятельных живых организмов с собственной ДНК, проводящих всю жизнь в стенах клеток более крупных организмов, образующих собственные линии родства. В принципе, такое событие могло бы произойти лишь однажды, но можно предположить, что имело место множество экспериментов по созданию такого радикального симбиоза119.
Ил. 5
Много миллионов лет спустя выше, в ветвях нашего Древа, распространилось половое размножение (вероятно, эволюция приводила к его появлению неоднократно, хотя на этот счет и не существует единого мнения). Если мы приблизимся и внимательнее рассмотрим траектории развития отдельных организмов, то обнаружим иной вид связи между ними – спаривание, – в результате которого в стороны расходятся лучи жизненных траекторий потомков. Приблизившись и «рассмотрев картину в микроскоп», мы заметим на ил. 6, что, в отличие от сближения, приведшего к появлению эукариот, в результате которого в телах потомков сохраняются по отдельности обе последовательности ДНК, при спаривании у каждого потомка формируется собственная уникальная последовательность ДНК, сотканная из 50% ДНК одного родителя и 50% ДНК другого родителя. Разумеется, клетки организма каждого из потомков также содержат митохондрии, всегда заимствованные только из организма родителя женского пола. (Если вы – мужчина, все митохондрии вашего организма находятся в эволюционном тупике; они не будут переданы ни одному из ваших потомков, которые получат все свои митохондрии от матери.) Теперь отступим на шаг назад от нашего крупного плана, изображающего спаривание и появление потомства, и отметим (на ил. 6), что большинство траекторий этих потомков оборвутся, не приведя к спариванию или по крайней мере появлению следующего поколения. Это – мальтузианская катастрофа. Куда бы мы ни посмотрели, ветви и прутья покрыты коротким ворсом жизней, ни приведших ни к чему, кроме смерти.
Ил. 6
Невозможно одновременно увидеть все точки и пересечения Древа Жизни, просуществовавшего 3,5 миллиарда лет, но если мы отвлечемся от деталей и посмотрим на крупномасштабные изображения, то сможем распознать некоторые знакомые ориентиры. На первом этапе истории многоклеточных, начавшейся около 700 миллионов лет назад, мы заметим развилку, приведшую к формированию двух больших ветвей – растительного и животного царств – и еще одной – царства грибов, выросшего из ствола одноклеточных организмов. Присмотревшись, мы увидели бы, что, стоило им достаточно сильно разойтись, и уже никакие спаривания не соединяли траектории принадлежавших к ним отдельных организмов. К этому моменту группы оказались репродуктивно изолированными, и пропасть между ними все расширялась120. Дальнейшие разветвления привели к появлению типов, отрядов, классов, семейств, родов и видов.
2. Как раскрасить Древо Жизни
Как выглядят на нашем Древе виды? Поскольку вопрос о том, что такое вид и как он возникает, остается дискуссионным, можно временно занять позицию Бога, внимательно посмотреть на Древо Жизни и выяснить, что получится, если попытаться пометить определенным цветом один-единственный вид. В одном можно не сомневаться: какую бы область мы ни выделили, она будет единой и взаимосвязанной. Отдельные «кляксы», как бы ни были образующие их организмы схожи с точки зрения внешности или морфологии, невозможно счесть состоящими из организмов одного вида, которые должны быть объединены происхождением. Следующее, что нужно отметить: пока на сцене не появляется половое размножение, критерий репродуктивной изоляции неприменим. В асексуальном мире этот удобный способ установления границ не имеет смысла. На тех древних и современных ветвях Древа, где размножение происходит неполовым путем, группы того или иного сорта могут казаться нам интересными по разнообразным веским причинам (например, из‐за общей морфологии, поведения или генетического сходства), и мы можем счесть выделенные таким образом группы видами, но вполне может статься, что не существует значимых с теоретической точки зрения четких границ, которые могли бы отделять такие виды друг от друга. Так что давайте сконцентрируемся на видах, размножающихся половым путем: все они находятся в кроне Древа, там, где царят многоклеточные организмы. Как можно пометить красным цветом линии жизней всех организмов, принадлежащих к одному такому виду? Можно начать со случайных индивидов, пока в конце концов мы не обнаружим того, кто оставил множество потомков. Назовем ее Лулу и отметим красным. (На ил. 7 красный представлен жирными линиями.) Теперь будем постепенно двигаться вверх по Древу, помечая красным всех потомков Лулу; все они будут членами одного вида, если только мы не обнаружим, что наш красный цвет захватил две отдельные верхние ветви, пустоту между которыми не нарушают никакие связи. В этом случае мы знаем, что произошло видообразование, и нужно вернуться назад и принять несколько решений. Во-первых, надо решить, оставить ли одну из ветвей красной («материнский» вид остается красным, а другая ветвь считается новым дочерним видом) или вообще больше не использовать красные чернила после разветвления («материнский» вид пресекся, разделившись на два дочерних).
Если организмы, принадлежащие к левой ветви, в целом схожи с современниками Лулу с точки зрения внешности, приспособленности к окружающей среде и габитуса, тогда как почти все организмы на правой ветви обзавелись новыми рогами, перепонками на лапах или полосами, то совершенно очевидно, что левую ветвь следует считать продолжающимся материнским видом, а правую – его новым ответвлением. Если на обеих ветвях вскоре обнаруживаются заметные изменения, выбрать цвет для них уже не так просто. Не существует тайных знаков, подсказывающих, какой выбор будет верным и позволит рассечь природу согласно естественным членениям, ибо мы смотрим как раз на места сочленений и ничего не видим. Быть видом – значит всего лишь быть одной из этих ветвей, к которым принадлежат скрещивающиеся между собою организмы, а принадлежать к тому же виду, что и какой-либо другой организм (существующий ныне или существовавший в прошлом) – значит всего лишь быть частью той же ветви. Тогда наш выбор должен быть обусловлен прагматическими и эстетическими соображениями: Не будет ли неуместно использовать для этой ветви тот же цвет, что и для материнского ствола? Не введет ли нас по той или иной причине в заблуждение утверждение, что новым видом является, скорее правая, нежели левая, ветвь?121
Ил. 7
Со сходным затруднением мы сталкиваемся, когда пытаемся полностью выделить весь вид целиком, двигаясь вниз по Древу и помечая красными чернилами всех предков Лулу. На этом пути нам не встретятся ни разрывы, ни сочленения – можно без помех спуститься к прокариотам в корнях Древа. Но если мы будем не только двигаться вниз, но и смотреть по сторонам, отмечая тетушек и дядюшек, двоюродных братьев и сестер Лулу и ее предков, а затем раскрашивая эти боковые линии, то в конце концов красной станет вся ветвь, к которой принадлежит Лулу вплоть до того места, расположенные ниже (раньше) которого узлы (например, точка А на ил. 8), без сомнения, принадлежат к другим видам (если раскрасить их, красные чернила «протекут» на соседние ветви).
Ил. 8
Остановившись здесь, мы можем быть уверены, что красным помечены только те особи, которые принадлежат к тому же виду, что и Лулу. Вопрос о том, не упустили ли мы какие-то ветви, принадлежащие к тому же виду, останется спорным, но решить его раз и навсегда не получится, поскольку, повторю, здесь нет никаких тайных знаков, никаких сущностей, которые бы позволили нам разрешить сомнения. Как отмечал сам Дарвин, если бы не границы, проложенные временем и исчезновением связующих звеньев, то мы не могли бы создать для живых организмов «естественной классификации», но их можно бы было расположить в «естественном порядке» (определяющемся их происхождением): для «размежевания» таких классов требуется, чтобы сохранившиеся до наших дней формы разделяло значительное расстояние.
Теоретическое понятие вида, предшествовавшее теории Дарвина, опиралось на две фундаментальные идеи: принадлежащие к разным видам индивиды обладают разными сущностями и «поэтому» они не скрещиваются меж собой. Впоследствии мы поняли, что, в принципе, могли бы существовать две группы популяции, различающиеся лишь тем, что из‐за небольшой генетической несовместимости они бы не давали потомства при скрещивании. Будут ли они образовывать два разных вида? Члены этих подгрупп могут одинаково выглядеть, питаться, делить экологическую нишу и быть чрезвычайно схожими между собой с точки зрения генетики, но оставаться репродуктивно изолированными. Различий между ними будет недостаточно для того, чтобы счесть их разновидностями, но они будут удовлетворять важнейшему критерию, позволяющему выделять отдельные виды. Строго говоря, существуют «виды-двойники», отношения между которыми практически так и выглядят. Как мы уже отмечали, на противоположном конце шкалы располагаются собаки: различия в их морфологических типах видны невооруженным глазом, они приспособлены к всевозможным условиям и при этом не являются репродуктивно изолированными. Где же провести черту? Дарвин показывает, что для продолжения исследований нам не нужно проводить ее так, как это делают эссенциалисты. У нас есть все основания признать подобные крайние случаи маловероятными: как правило, генетическое видообразование означает существенные морфологические различия, или разные ареалы обитания, или (что всего вероятнее) и то и другое вместе. Если бы такое обобщение не было в целом верным, понятие вида было бы несущественным, но нам вовсе необязательно спрашивать, какая степень различия (в дополнение к репродуктивной изоляции) необходима для различения подлинных видов122.
Дарвин показывает, что такие вопросы, как «В чем разница между разновидностью и видом?», подобны вопросу «В чем разница между полуостровом и островом?»123. Предположим, во время прилива вы видите остров в полумиле от берега. Остров ли это, если в отлив до него можно дойти, не замочив ног? Перестанет ли он быть островом, если построить к нему мост? А если – дамбу? А если между полуостровом и материком прорыть канал (подобный каналу Кейп-Код), превратится ли он в остров? А если канал образуется вследствие урагана? Такие вопросы хорошо знакомы философам. Это – сократический метод уточнения определений или изыскания сущности: поиск «необходимых и достаточных оснований» для бытия-неким-Х. Иногда практически любой понимает бессмысленность таких расспросов – очевидно, что острова лишены подлинных сущностей, а имеют – в лучшем случае – номинальные. Но иногда все еще может показаться, что существует серьезный научный вопрос, требующий ответа.
Со времен Дарвина прошло больше столетия, но биологи (а еще чаще – специалисты по философии биологии) продолжают спорить о том, как определить вид. Разве ученые не должны давать определение используемым ими терминам? Да, конечно, но не во всех случаях. Оказывается, существуют разные понятия видов, по-разному использующиеся в биологии (например, используемое палеонтологами мало подходит для экологов), и нет определенного способа, который позволил бы их объединить или выстроить в иерархию, увенчанную одним (и самым важным) понятием вида. Так что я склонен считать продолжающиеся споры скорее рудиментом аристотелевской аккуратности, а не полезным качеством биологической науки124.
3. Ретроспективная коронация: Митохондриальная Ева и невидимые истоки
Пытаясь понять, образуют ли потомки Лулу более одного вида, мы должны были заглянуть вперед и проверить, появятся ли в будущем какие-либо крупные ветви, а затем – если где-то выше в кроне Древа Жизни произошло видообразование – вернуться назад. Мы не задались важным, по всей вероятности, вопросом о том, когда именно можно сказать, что видообразование произошло. Удивительное природное явление – видообразование: в момент, когда оно происходит, невозможно сказать, что оно происходит! Много позднее можно сказать, что оно произошло, задним числом отметив событие уже после того, как станет ясно, что оно имело определенные последствия. Это не вопрос ограниченности наших познавательных способностей – можно подумать, мы смогли бы указать на момент видообразования, будь у нас микроскопы получше или располагай мы машиной времени, чтобы вернуться в прошлое и провести наблюдения в подходящий отрезок времени! Дело в объективной особенности самого бытия моментом видообразования: событие не может обладать ею лишь в силу своих пространственно-временных характеристик.
Такие же проблемы связаны и с другими понятиями. Однажды я прочел о до смешного дурно написанном историческом романе, в котором французский врач в один из вечеров 1802 года вернулся домой к ужину и заявил жене: «Угадай, что сегодня произошло! Я помог Виктору Гюго появиться на свет!» Что тут не так? Или поговорим, например, о том, что значит быть вдовой. Женщина из Нью-Йорка может внезапно стать ею из‐за того, что пуля только что вышибла мозги какому-то мужчине за тысячу миль от нее, в Додж-Сити. (Во времена Дикого Запада существовал револьвер, прозванный Делателем Вдов. Вопрос о том, достоин ли определенный револьвер своего прозвища в конкретном случае, нельзя решить, исходя лишь из пространственно-временных свойств этого револьвера в определенный момент времени.) В этом примере любопытная способность совершить скачок через пространство и время происходит от условной природы брачных уз, в которых произошедшее некогда историческое событие (свадьба), по общему мнению, устанавливает постоянные – формальные – взаимоотношения, сохраняющие значение вне зависимости от дальнейших скитаний и превратностей судьбы (например, утраты кольца или уничтожения свидетельства о браке).
Систематичность генетического воспроизводства – естественное явление, а не результат договоренности, но именно эта систематичность позволяет нам формально рассуждать о цепях причин и следствий длиной в миллионы лет – цепях, которые иначе было бы совершенно невозможно выявлять, описывать и прослеживать. Это позволяет нам испытывать интерес к отношениям еще более отвлеченным и неуловимым, чем формальные узы брака, – и методично рассуждать о них. Подобно браку, видообразование – понятие, укорененное в герметичной системе мысли, которую можно формально описать; но в отличие от брака оно не связано с традиционными условностями – свадьбами, кольцами, свидетельствами, – которые могли бы стать его отличительными признаками. Мы сможем лучше понять эту особенность видообразования, если сначала рассмотрим другой пример «коронации» задним числом: присуждение титула Митохондриальной Евы.
Митохондриальная Ева – это женщина, являющаяся ближайшим прямым предком (по материнской линии) каждого ныне живущего на земле человека. Сложно вообразить себе эту конкретную женщину, так что давайте вкратце повторим ход рассуждения. Возьмем выборку A – всех ныне живущих людей. У каждого и каждой была только одна мать, так что рассмотрим новую выборку B — всех матерей всех ныне живущих людей. Выборка B будет неизбежно меньше выборки A, поскольку у каждого из нас только одна мать, а у некоторых матерей был не один ребенок. Затем возьмем следующую выборку C – матерей всех матерей из выборки B. Она будет еще меньше. Продолжим выборками D, E и т. д. С каждым поколением они будут сокращаться. Отметим, что, продвигаясь вглубь веков, мы исключаем из выборок множество женщин – современниц тех, кто в выборки попал. В число исключенных попадут либо те, кто жил и умер бездетными, либо те, у кого были бездетными потомки. В конце концов в последней выборке останется только одна женщина – ближайший прямой предок (женского пола) каждого из ныне живущих. Это – Митохондриальная Ева, названная так125, поскольку содержащиеся в наших клетках митохондрии передаются только по материнской линии, и, значит, все митохондрии во всех клетках всех ныне живущих людей – прямые потомки митохондрий, содержавшихся в ее клетках!
Согласно тому же логическому аргументу, существует – должен существовать – и Адам: наш общий ближайший прямой предок мужского пола. Его можно было бы назвать Y-хромосомный Адам, поскольку все наши Y-хромосомы передаются по отцовской линии точно так же, как митохондрии – по материнской126. Был ли Y-хромосомный Адам супругом и возлюбленным Митохондриальной Евы? Почти наверняка нет. Существует лишь тень шанса, что два этих человека жили одновременно. (Учитывая, что отцовство требует куда меньших затрат времени и энергии, чем материнство, логически вполне допустимо, что Y-хромосомный Адам жил совсем недавно и был тем еще ловеласом – Эррол Флинн ему, вероятно, и в подметки бы не годился. В принципе, он мог бы быть нашим общим прапрадедушкой. Шансы на это приблизительно такие же, как и на то, что Y-хромосомный Адам и Митохондриальная Ева были супружеской четой.)
Митохондриальная Ева недавно была у всех на устах, поскольку назвавшие ее так ученые полагают, что можно проанализировать структуру митохондриальной ДНК разных наших современников и, таким образом, понять, когда жила Митохондриальная Ева – и даже где она жила. Согласно их первоначальным расчетам, Митохондриальная Ева жила в Африке совсем недавно – менее трехсот тысяч лет назад, а может быть – даже меньше полутора сотен тысяч лет. Однако методы анализа вызывают сомнения, и, возможно, гипотеза об Африканской Еве в корне неверна. Понять, где и когда – гораздо сложнее, чем установить сам факт существования Митохондриальной Евы (факт, который никто не отрицает). Давайте отложим недавние споры и рассмотрим то немногое, что нам уже известно о Митохондриальной Еве. Мы знаем, что у нее было по меньшей мере две дочери, дети которых выжили. (Будь у нее лишь одна дочь, корона Митохондриальной Евы принадлежала бы ей.) Чтобы не смешивать человека и титул, назовем ее Эми. Эми принадлежит титул Митохондриальной Евы; то есть случилось так, что она стала прародительницей современного рода человеческого127. Важно напомнить себе, что во всех иных отношениях в ней, вероятно, не было ничего примечательного или особенного; она точно не была Первой Женщиной или прародительницей вида Homo sapiens. К нашему виду бесспорно принадлежало множество живших до нее женщин, которым не удалось оставить прямых потомков, чей род продолжался бы до наших дней. Верно также, что Митохондриальная Ева, скорее всего, не была сильнее, быстрее, красивее или плодовитее других своих современниц.
Чтобы представить себе, насколько заурядной, вероятно, была Митохондриальная Ева – то есть Эми, – представьте, что в будущем, через тысячи поколений, по земле должен распространиться новый смертельный вирус, который за несколько лет уничтожит 99% людей. Счастливчики, выжившие за счет внутренней резистентности к вирусу, скорее всего, будут состоять в сравнительно близком родстве. Их ближайший прямой предок женского пола – назовем ее Бетти – будет женщиной, жившей через сотни тысяч поколений после Эми, и корона Митохондриальной Евы задним числом перейдет к ней. Она может быть источником мутации, которая столетия спустя спасет наш вид, но ей самой от этого не будет никакой пользы, поскольку при ее жизни вирус, от которого такая мутация будет защищать, еще не существовал. Смысл сказанного в том, что короновать Митохондриальную Еву можно лишь задним числом. Эта важнейшая с исторической точки зрения роль определяется не только событиями, случившимися во времена Эми, но и тем, что произойдет в будущем. Вот это действительно маловероятное стечение обстоятельств! Если бы дядя Эми не смог спасти ее, когда в возрасте трех лет она тонула, никто бы из нас (с нашей уникальной митохондриальной ДНК, полученной в конечном счете от Эми) никогда бы и не существовал! Если бы все внучки Эми умерли в детстве от голода – судьба множества детей в те времена, – нас бы тоже не было.
Тот факт, что при жизни Митохондриальной Евы ничто не указывало на ее будущий статус, понять и принять легче, чем практическую невозможность указать на то, чем должен обладать каждый вид: на начало. Если виды не вечны, то все время можно каким‐то образом разделить на то, что предшествовало существованию вида x, и то, что последовало за его появлением. Но что должно было произойти в момент, разделяющий два эти отрезка времени? Вероятно, небесполезно будет поразмыслить о сходной загадке, поставившей множество людей в тупик. Услышав новый анекдот, задумывались ли вы о том, откуда он взялся? Если вы похожи на практически всех людей, которых я знаю лично или понаслышке, анекдотов вы никогда не сочиняли; вы рассказывали – возможно, «приукрасив» – то, что услышали от кого-то, кто услышал это от кого-то, кто… Стоп, ясно же, что где-то должно быть начало. Например, анекдоту про президента Клинтона не может быть многим больше года. Так кто же их сочиняет? Авторы анекдотов (в отличие от их распространителей) незаметны128. Кажется, никто и никогда не ловил их в момент, когда они нечто придумывают. Существует даже пласт фольклора – «городских легенд», – согласно которым все эти анекдоты выдуманы в тюрьмах заключенными, опасными и странными людьми, так непохожими на всех нас, которым нечем больше заняться, – и вот они и сочиняют анекдоты в своих подпольных мастерских. Чушь. Сложно поверить – но именно это должно соответствовать истине, – что анекдоты, которые мы слышим и рассказываем, выросли из более ранних версий тех же историй, с течением времени переосмыслявшихся и видоизменявшихся. Как правило, конкретного автора у анекдота нет; к авторству причастны десятки, или сотни, или тысячи рассказчиков; в какой-то момент доминирующей оказывается какая-нибудь версия, представляющаяся наиболее остроумной и забавной, а потом она выходит из оборота, подобно предшествующим версиям, из которых выросла. Пронаблюдать момент видообразования не менее сложно – и по той же причине.
Когда происходит видообразование? Во множестве случаев (вероятно, чаще всего, а может быть, и почти всегда – биологи спорят о том, насколько значимы исключения из этого правила) видообразование связано с географической изоляцией, когда небольшая группа (может быть, одна-единственная пара) переселяется и кладет начало репродуктивно изолированному клану. Это – аллопатрическое видообразование в противоположность симпатрическому, не подразумевающему существования каких-либо географических преград. Представим, что мы наблюдаем отбытие и переселение такой группы. С течением времени сменяется несколько поколений. Произошло ли видообразование? Конечно же, еще нет. Лишь много поколений спустя мы узнаем, можно ли было назвать переселенцев отцами-основателями нового вида.
Нет и не может быть никаких внутренних или сущностных свойств, которые бы предопределяли тот факт, что некие особи (или даже особи-приспособленные-к-определенному-природному-окружению) являются (как это станет понятно позднее) основателями нового вида. Если нам захочется, можно представить себе крайний (и невероятный) случай, когда одна-единственная мутация за одно поколение обеспечивает репродуктивную изоляцию, но считать ли особь с такой мутацией родоначальницей нового вида или же просто ошибкой природы, зависит, разумеется, не от особенностей ее организма или биографии, но от того, что случится с последующими поколениями ее потомков – если они, конечно, будут.
В «Происхождении видов» Дарвин не смог привести ни одного примера видообразования посредством естественного отбора. В этой книге его стратегией стало выстраивание детально продуманного доказательства, что искусственный отбор, производимый заводчиками собак и голубей, после ряда постепенных изменений может привести к появлению существенных различий. Затем он указал, что сознательный выбор, совершаемый заводчиком, несущественен; некондиционные животные обычно не ценятся, и значит, как правило, размножаются реже, чем их более ценные собратья, а потому, без всякой сознательной стратегии разведения, люди, разводящие животных, невольно дирижируют процессом постепенного пересмотра замысла. Он приводит удачный пример с кинг-чарльз-спаниелем, который «был бессознательным путем значительно модифицирован со времени правления Карла I»129, что можно подтвердить, тщательно изучив собак, изображенных на различных портретах этого монарха. Дарвин назвал такие случаи «бессознательным отбором», осуществляемым заводчиками животных, и воспользовался ими, чтобы убедить читателей в гипотезе о еще более бессознательном отборе, проводимом безличным природным окружением. Но когда ему поставили это на вид, Дарвину пришлось признать, что он не сможет привести пример появления нового вида в результате деятельности заводчиков животных: новые разновидности, несомненно, появлялись – но не виды. Как бы ни отличались друг от друга такса и сенбернар – это не разные виды. Дарвин признавал это, но он также мог вполне резонно продолжать настаивать, что прошло попросту слишком мало времени, чтобы сказать, привел ли он примеры видообразования, произошедшего в результате искусственного отбора. Любая комнатная собачонка может в итоге оказаться родоначальницей вида, произошедшего от Canis familiaris.
То же самое касается формирования новых родов, семейств и, разумеется, даже царств. Разделение Древа на ветви, которое мы задним числом сочли моментом разделения на растительное и животное царства, началось с выделения двух генных пулов, в тот момент столь же незаметных и ничем не примечательных, как любое другое временное расхождение между членами одной популяции.
4. Паттерны, чрезмерные упрощения и объяснения
Вопросы о форме ветвей Древа (и в еще большей степени – о формах пустот меж ветвями) – гораздо интереснее проблемы межвидовых границ. Какие тенденции, силы, принципы – или исторические события – сделали возможным или повлияли на становление этих форм? Глаза развивались независимо друг от друга у десятков разных видов, но перья, по всей вероятности, появились лишь однажды. Как замечает Джон Мейнард Смит, у животных появились рога, а у птиц – нет. «Почему закономерности изменений так ограничены? Короткий ответ состоит в том, что мы этого не знаем»130.
Увы, мы не можем перемотать пленку и проиграть ее еще раз, чтобы увидеть, что случится в следующий раз, так что единственный способ ответить на вопросы о таких значительных и неподдающихся экспериментальной проверке закономерностях – смело шагнуть в пропасть и рискнуть намеренно упростить картину. Эта тактика имеет долгую и славную историю в науке, но обычно приводит к дискуссиям, поскольку у каждого ученого свои представления о том, насколько допустимо рисковать, пренебрегая упрямыми фактами. Физика Ньютона была ниспровергнута Эйнштейном, но в первом приближении ее все еще достаточно для достижения почти любых целей. Ни один физик не возражает против того, что NASA использует ньютоновскую физику для вычисления сил, действующих при вертикальном старте космического корабля или орбитальной траектории шаттла, но, строго говоря, это – намеренное использование неверной теории, позволяющее значительно упростить вычисления. Равным образом физиологи, изучающие, скажем, механизмы изменения скорости метаболизма, в целом стараются избегать причудливых сложностей субатомной квантовой физики в надежде, что все квантовые эффекты будут сведены на нет или как-то иначе окажутся слишком незначительными для выстраиваемых моделей. В целом такая тактика очень успешна, но никогда нельзя знать наверняка, не окажется ли для одного ученого Ключом к Тайне то, что для другого – неопрятное усложнение картины. И с тем же успехом может быть верным и обратное: Ключ нередко отыскивает тот, кто выбирается из траншей и окидывает взглядом все поле боя.
Однажды мы с Фрэнсисом Криком спорили о достоинствах и недостатках коннекционизма – течения когнитивных наук, представители которого моделируют психологические явления, выстраивая модели на основе связей между узлами в крайне нереалистичных и предельно упрощенных компьютерных «нейронных сетях». «Они, может быть, прекрасные инженеры, – говорил (насколько я помню) Крик, – но наукой то, чем они занимаются, не назовешь! Они сознательно игнорируют то, что мы уже знаем о взаимодействии нейронов, так что их модели совершенно бесполезны для того, кто хочет понять, как работает мозг». Эти нападки меня несколько удивили, ибо Крик знаменит блистательной пластичностью мышления, проявленной при расшифровке структуры ДНК; в то время как другие ползли по прямой и узкой тропинке строгих рассуждений на основе известных фактов, они с Уотсоном оптимистично совершили несколько рискованных шагов в сторону и были вознаграждены. Но мне в любом случае было интересно, как далеко он зайдет в своем осуждении. Сказал бы он то же самое о специалистах в области популяционной генетики? Некоторые из их моделей пренебрежительно называют «гороховой генетикой», поскольку они представляют себе те или иные гены в виде множества разноцветных горошин, нанизанных на нитку. То, что они называют геном (или аллелью, или локусом), лишь отдаленно напоминает замысловатую механику последовательностей кодонов в молекулах ДНК. Но благодаря такому намеренному упрощению их модели можно описать математически, что позволяет открывать и подтверждать множество макрозакономерностей дрейфа генов, которые иначе остались бы совершенно незаметными. Усложнив картину, они бы только зашли в тупик. Хороши ли их исследования с научной точки зрения? Крик ответил, что сам размышлял об этом сравнении и должен признать, что популяционная генетика – тоже не наука!
Я в этом вопросе более снисходителен, чего, возможно, и следует ожидать от философа, но у меня на то свои причины: я полагаю, что есть основания считать не только, что «чрезмерно» упрощенные модели действительно объясняют то, что нуждается в объяснении, но и что более сложные модели на это не способны. Когда наше внимание привлекают самые общие закономерности явлений, объяснение должно быть дано на подходящем уровне. Зачастую это очевидно. Если вам хочется понять, почему каждый день в определенный час на дорогах пробки, то, с трудом разобравшись, как рулили, тормозили и поддавали газу тысячи водителей, двигавшихся по различным траекториям и в конечном счете образовавших эти пробки, вы все еще будете в замешательстве.
Или представьте, что вы наблюдаете за движением всех электронов в калькуляторе, на котором одно число умножают на другое, чтобы получить верный ответ. Можно со стопроцентной уверенностью считать, что вы поняли миллионы причинно-следственных взаимодействий на микроуровне, и все еще совершенно не понимать, почему или даже как калькулятор всегда дает верный ответ. Если это не очевидно, представьте, что кто-нибудь (кому не жалко денег на розыгрыши) создал калькулятор, обычно дающий неверные ответы! Он будет подчиняться тем же физическим законам, что и обычный калькулятор, и происходить в нем будут такие же микропроцессы. У вас могут быть абсолютно точные объяснения того, как оба калькулятора работают с точки зрения электротехники, однако вы так и не сможете объяснить в высшей степени занимательный факт: то, что один из них дает верные ответы, а другой – неверные. Примеры такого рода показывают, в чем глупость нелепых изводов редукционизма; разумеется, объяснить все интересующие нас закономерности на уровне физики (или химии, или любой другой фундаментальной науки) невозможно. Это – неопровержимо в случае таких обыденных и незамысловатых явлений, как дорожные пробки или карманные калькуляторы; следует ожидать, что в случае биологических явлений дела будут обстоять так же131.
А теперь рассмотрим сходный вопрос из области биологии, хрестоматийный вопрос: почему у жирафов длинные шеи? Есть ответ, который, в принципе, можно было бы «считать» со всего Древа Жизни, будь оно у нас перед глазами: у каждого жирафа шея определенной длины потому, что у его родителей были шеи определенной длины, и так далее, поколение за поколением. Если вы проверите один случай за другим, то увидите, что длинная шея каждого из ныне живущих жирафов – черта, прослеживающаяся и у его длинношеих предков… вплоть до предков, у которых вовсе не было шеи. Вот так жирафы стали длинношеими. Точка. (И, если вам этого недостаточно, заметьте, что ответ, содержащий детальные описания индивидуального развития и истории питания каждого жирафа конкретной линии наследования, удовлетворит вас еще меньше.)
Любое приемлемое объяснение закономерностей, наблюдаемых нами на Древе Жизни, предполагает сопоставление: почему мы видим именно эту закономерность, а не другую – или их полное отсутствие? Какие неосуществившиеся альтернативы следует принять во внимание и как они организованы? Чтобы ответить на эти вопросы, нам нужно уметь говорить не только о действительном, но и о возможном.
ГЛАВА 4: У Древа Жизни, с невообразимой подробностью отражающего историю жизни на Земле, есть закономерности строения, высвечивающие ключевые события, сделавшие возможным его дальнейшее процветание. Самыми важными являются революции эукариот и многоклеточных организмов, за которыми последовало множество случаев видообразования, незаметных в момент свершения, но позднее проявляющихся даже в таких важных событиях, как разделение царств растений и животных. Если цель науки – объяснить видимые закономерности во всей их полноте, ей следует рассматривать их на макро-, а не микроуровне и, где нужно, прибегать к схематизации, чтобы за деревьями можно было рассмотреть лес.
ГЛАВА 5: Противопоставление действительного и возможного – основа любого объяснения в области биологии. Представляется, что нам нужно различать разные степени возможности, и Дарвин создает систему, позволяющую использовать одинаковый подход ко всем случаям биологической возможности с точки зрения их доступности в «Библиотеке Менделя» – пространстве, содержащем все геномы. Чтобы сконструировать эту полезную схему, нам придется признать, а затем вывести за скобки определенные сложности, связанные с отношениями между геномом и жизнеспособным организмом.