Путь эволюционного развития голого землекопа позволяет проследить одно из менее очевидных следствий естественного отбора: используй – или потеряешь. Если какая-то функция, например зрение, становится невостребованной, в соответствующих генах накапливаются мутации, и функция утрачивается. Эволюционное развитие других видов не обходилось без аналогичного разрушения генов. Когда усатые киты перешли на другой способ добывания пищи и стали питаться планктоном, отфильтровывая его из воды, кусательная и жевательная функции постепенно стали бесполезными, и таким образом гены, необходимые для образования зубной эмали, превратились в псевдогены[404]. Нечто похожее произошло с гигантскими пандами, когда они перестали быть хищниками и перешли на бамбук. Вместе с этим они утратили способность чувствовать «умами», или вкус высокобелковых веществ, в котором их предки и мы распознаем вкус мяса. В результате перехода на другую пищу ген соответствующего вкусового рецептора превратился в псевдоген[405]. Люди тоже утратили множество обонятельных рецепторов, улавливавших запахи, необходимость в которых сейчас отпала. И наконец, вы когда-нибудь задавались вопросом, почему ваш кот равнодушен к тортам и пирожным? Все объясняется тем, что, когда кошки стали хищниками, гены рецепторов, распознающих сладкий вкус, превратились в псевдогены[406].
В результате накопления мутаций в отсутствие отрицательного отбора невостребованные биологические функции, такие как зрение у голых землекопов, отпадают под ударом эволюционной бритвы Оккама. Доказательством того, что бритва Оккама сделала свое дело и в эволюции, служит то, что и человек, и любое другое живое существо, населяющее современный мир, функционально приблизились к абсолютной простоте на генетическом уровне. Уточняю: «приблизились», но пока не достигли, потому что эволюция, возможно, пока еще не отсекла все лишние сложности, примером которых может служить аппендикс у человека. Более того, иногда в процессе эволюции невозможно избавиться от чего-то нефункционального, как, например, соски у мужчин, без кардинальной перестройки путей развития. Жизнь, безусловно, проста, но не всегда настолько, насколько это возможно.
Принцип «используй – или потеряешь» актуален для эволюции так же, как и для физического здоровья, однако в нем заложен и другой, более мрачный смысл.
Написание этой книги пришлось на конец 2020 года, когда я, как и сотни миллионов других жителей нашей планеты, жили в условиях локдауна, вызванного появлением вируса COVID-19 – крошечного шарика величиной 100 нанометров, примерно в 10 миллионов раз меньше футбольного мяча. Эта крохотная частица, абсолютно неактивная вне живой клетки, оказалась способной поставить на колени почти все человечество.
Хотя до сих пор остается спорным вопрос о том, являются ли вирусы живыми, поскольку они не способны к самовоспроизведению, они представляют собой простейшие реплицирующиеся организмы. Вместо того чтобы реплицироваться самостоятельно, они предпочли избавиться почти от всех клеточных структур и выполняют всего одну задачу с беспощадной эффективностью – встраивают свои геномы в клетки другого живого организма, чтобы, взяв под контроль клеточный механизм, воспроизвести больше копий своего генетического материала и вирусных белков. Из этих белков и копий генетического материала спонтанно образуются новые копии вирусов, которые вырываются из хозяйской клетки и инфицируют другие клетки, стремясь проникнуть наружу через легкие, желудочно-кишечный тракт, повреждения на коже. Они используют любую наружную поверхность, чтобы попасть к новому хозяину.
В 1977 году английские биологи Джин Медавар (1913–2005) и Питер Медавар (1915–1987) назвали вирусы «неприятной новостью в белковой оболочке». Неприятная новость – это геном вируса внутри оболочки из белка. Геном состоит всего из 30 000 букв генетического кода. Если перевести хранящуюся в них информацию в биты, то ее количество будет приблизительно соответствовать содержанию главы этой книги. Запрограммированная информация имеет лишь одну цель – воспроизведение. Однако этот простейший организм, который в результате действия простейшего закона во Вселенной – естественного отбора – стремится только производить себе подобных, оказался способен перевернуть все наши планы, творческие устремления, страхи, надежды и чаяния и превратить мыслящих людей, испытывающих целый спектр чувств, от любви до ненависти, в фабрики по производству вирусов. Простая логика естественного отбора диктует: пока у вируса получается делать это быстрее, чем мы можем убить его, он будет побеждать.
Неизвестно, как появились вирусы. Они сильно отличаются даже от простейших настоящих самовоспроизводящихся организмов – бактерий, поэтому их эволюционную родословную проследить невозможно. По одной теории, они возникли в результате случайного соединения белков и нуклеиновых кислот, содержащихся в клетках. Мне кажется более правдоподобным другой сценарий: они являются конечной точкой на пути биологической бритвы Оккама, который начался с преобразования генов в псевдогены, после чего последовало устранение всей лишней генетической информации за исключением одного минимального фрагмента, необходимого для самовоспроизведения, – вируса. Однако каким бы ни было их происхождение, они служат наиболее убедительным доказательством того, что жизнь порой оказывается дьявольски простой.
Часть IVКосмическая бритва
16Лучший из миров?
Гейзенберг. Когда сама природа подсказывает математические формы большой красоты и простоты… то поневоле начинаешь верить, что они «истинны», то есть что они выражают реальные черты природы… Ведь Вы тоже должны были пережить состояние, когда почти пугаешься от простоты и завершенной цельности закономерностей, которые природа вдруг развертывает перед нами и которые для нас полная неожиданность…
Эйнштейн. …Тем интереснее для меня то, что Вы сказали относительно простоты. Впрочем, я никогда не стал бы утверждать, будто я действительно понял, что такое на самом деле эта простота природных законов.
С тех пор как в главе 13 мы оставили физику и переключились на биологию, наука XIX века уже невероятно продвинулась вперед в применении простых законов к движению земных и небесных тел. Это позволило ученым заявить о том, что в физике практически все изучено. Однако в конце XIX века, выступая на очередном заседании Британской ассоциации содействия развитию науки, североирландский физик Уильям Томсон, лорд Кельвин (1824–1907), призвал коллег не быть слишком оптимистичными в своих оценках, поскольку на небосклоне науки появились «два облака», две проблемы, которые физике предстояло решить. Следует отметить, что попытка развеять эти «облака» спровоцировала две научные революции, перевернувшие почти все, что считалось непреложным в физике XIX века.
Облака, о которых предупреждал Кельвин, имели отношение к природе света. Почти столетием ранее Томас Юнг (1773–1829) показал, что свет распространяется в виде волн, так же как, например, вода или звук. Для движения волнам необходима среда – вода или воздух. Юнг полагал, что свет от Солнца или другой яркой звезды достигает нас, проходя через вакуум. Однако что может обеспечивать передачу световых волн в вакууме?
Никто не представлял, как это происходит. Отчаявшись найти объяснение, ученые вспомнили о небесном эфире Аристотеля. Если вы помните, Аристотель, обосновывая свою теорию о том, что «все движется двояким образом – или при посредстве другого, или само по себе»[409], полагал, что пространство, или plenum, в котором движутся тела, заполнено неким веществом или материей, в роли которой на небесах выступает тончайшая субстанция – эфир. После того как Бойль доказал своими экспериментами, что природа не боится пустоты или вакуума, идея Аристотеля была предана забвению, однако эксперименты Юнга воскресили ее: пространство, заполненное эфиром, могло быть той самой средой, необходимой для распространения световых волн. Более того, эфир мог заполнить пробел в теории Ньютона, поскольку он создавал ту самую систему координат, в которой всегда можно измерить скорость или ускорение движущегося тела. Ньютона вполне устраивало божественное происхождение этой системы координат, однако к концу XIX века физики полагали более подходящим вариантом принадлежащий этому миру эфир.
Первый трудноразрешимый вопрос, поставивший в тупик лорда Кельвина, касался природы эфира. Если это действительно какая-то невидимая субстанция, заполняющая пространство и позволяющая распространяться световым волнам, тогда скорость движения любого тела действительно можно измерить относительно этой субстанции, подобно тому как можно измерить скорость движения судна относительно воды. Конечно, в этом была определенная трудность, поскольку световые волны движутся со скоростью около 300 миллионов метров в секунду, то есть намного быстрее, чем любое земное тело. Однако в 1887 году американские ученые Альберт Майкельсон (1852–1931) и Эдвард Морли (1838–1923) предложили измерять скорость света относительно самого быстродвижущегося земного тела, которым является сама Земля в ее движении относительно Солнца. Земля вращается вокруг своей оси со скоростью около 447 метров в секунду, а вокруг Солнца – со скоростью около 30 000 метров в секунду. Оба ученых понимали, что, как в эффекте Доплера, скорость света будет разной при измерениях в разных направлениях: в направлении движения Земли, то есть когда свет проходит через эфир, и в противоположном направлении.