Карл Циммер
Эволюция: Триумф идеи

Коллекционирование пташек

Закончив картографическую съемку побережья, «Бигль» отплыл на север, в Лиму и затем на запад, прочь от Южной Америки. После ледяных ветров Огненной Земли и пронизывающего холода Анд Дарвин с нетерпением ждал встречи с тропиками. Первая остановка планировалась на необычайном архипелаге под названием Галапагосы.

Сегодня Галапагосские острова известны всему миру как место, где родилась Дарвинова теория эволюции, но сам Дарвин осознал значение этих островов лишь позже, почти через два года после того, как побывал там. Тогда же он больше думал о геологии, чем о биологии, и с нетерпением ждал возможности увидеть землю, которая, согласно Лайелю, создавалась в этот самый момент.

Первым Дарвин посетил остров Чатем (известный теперь как Сан-Кристобаль), голую вулканическую гряду, не освоенную еще растениями и не покрытую почвой. На берегу его приветствовали лишь безобразные игуаны и бесчисленные крабы. «Естественная история этих островов весьма примечательна, – писал позже Дарвин. – Похоже, что это настоящий маленький мирок». Он имел в виду, что мир этот совсем не похож на внешний, большой мир. Здесь жили громадные черепахи с панцирями до семи футов в диаметре; они питались опунциями и не возражали, если Дарвину приходила мысль прокатиться на одной из них. Здесь жили не один, а целых два вида страшных с виду игуан: представители одного вида жили на суше, а другого – ныряли в море и питались водорослями. Птицы на Галапагосах были настолько спокойными, что подпускали Дарвина совсем близко и даже не взлетали.

Дарвин добросовестно пополнил птичками свою коллекцию, но почти ничего не записал о них. У некоторых птиц были крупные толстые клювы, приспособленные к раздавливанию крупных твердых семян; у других – тонкие, похожие на пинцет, пригодные к вытаскиванию труднодоступных мелких семечек. Ориентируясь по клювам, Дарвин выделил среди пернатых воробьев, вьюрков, славок и дроздов. Он не потрудился, однако, записать, на каком острове была поймана та или иная птичка. Он решил, что это южноамериканские виды, колонизировавшие в какой-то момент острова.

Только завершив сбор образцов животного мира, Дарвин понял, что ему следовало быть более аккуратным. Незадолго до отплытия «Бигля» он посетил директора исправительной колонии на острове Чарльза (ныне Санта-Мария), англичанина по имени Николас Лоусон. В саду у него вместо кадок и цветочных горшков использовались черепашьи панцири, и Лоусон заметил, что черепахи разных островов отличаются друг от друга, и по форме колец и гребней на панцире можно определить, с какого острова черепаха. Иными словами, черепахи каждого острова представляли собой уникальную разновидность, а может быть, и уникальный вид. Дарвин обнаружил также, что растения на разных островах тоже различаются.

Возможно, то же можно было сказать о птицах, но Дарвин не обозначил сразу происхождение большинства своих образцов и не мог уже ничего исправить. Только по возвращении в Англию он найдет время, чтобы рассортировать свою коллекцию галапагосских птиц, и только тогда начнет понимать, каким образом жизнь перетекает из одной формы в другую.

Жизнь устраивается

Закончив с Галапагосами, «Бигль» пустился в дальнейший путь по гладкому, как стекло, Тихому океану. Плавание шло быстро, путь до Таити занял всего три недели, еще через четыре экспедиция добралась до Новой Зеландии и еще через две – до Австралии. В Индийском океане задачей «Бигля» было картографирование коралловых рифов. Коралловые рифы – своеобразная живая география; их образуют крохотные полипы, каждый из которых выстраивает для себя твердый внешний скелет. Полипы эти могут жить только у самой поверхности океана. Дело в том, что, как выяснят позже морские биологи, коралловые полипы зависят от фотосинтезирующих водорослей, которые живут в тканях хозяина. «Бигль» обходил риф за рифом, и Дарвин не уставал удивляться тому, что все они имеют совершенную округлую форму, концентрируясь иногда вокруг центрального острова, а иногда просто вокруг лагуны. И тому, что рифы всегда располагаются близко к поверхности воды, т. е. именно там, где им надлежит быть, чтобы получать достаточно солнечного света для роста.

Дарвин, естественно, был знаком с гипотезой Лайеля о кораллах, изложенной в «Основных началах геологии». Геолог считал, что кораллы формируются только на вершинах подводных вулканических кратеров. Дарвин впервые не согласился с автором. Очень уж неловкой и некрасивой была кратерная гипотеза – ведь если она верна, то каждый риф должен располагаться на верхушке кратера, который совершенно случайно оказался в точности под самой поверхностью океана. Дарвин предложил другое объяснение.

Если Анды, согласно Лайелевой геологии, поднимаются, рассуждал Дарвин, то одновременно какая-то другая часть поверхности планеты должна опускаться. Это вполне может происходить в таких местах, как Индийский океан. Вполне возможно, что первоначально кораллы образовывались на мелководье вокруг новых островов или вдоль побережья материка, которые затем начали опускаться. По мере затопления суши кораллы уходили вглубь. Однако они не обязательно погибали, поскольку на верхушке рифа по мере погружения успевали нарастать новые коралловые слои. Старые кораллы погибали в глубинной тьме, но риф жил. Через некоторое время эрозия могла разрушить и бывший остров, с которого все началось, но сформировавшийся к этому времени риф был уже способен сам поддерживать свое существование вблизи поверхности.

Все коралловые рифы, которые посещал «Бигль», укладывались тем или иным способом в эту схему. На Кокосовых островах (Килинг) топографы «Бигля» обнаружили, что внешний край рифа уходит резко вниз до самого океанского дна. А взяв в самом низу пробы, они выяснили, что весь нижний ярус состоит из мертвых кораллов, что вполне согласуется с предсказаниями, которые сделал Дарвин на основе своей новой теории.

Мы видим, что к этому моменту Дарвин был уже не просто учеником Лайеля, а зрелым самостоятельным мыслителем. Он воспользовался принципами Лайеля, чтобы сформулировать собственное, более убедительное объяснение коралловых рифов, и разработал метод проверки своей гипотезы. Дарвин учился познавать историю – в данном случае историю жизни на Земле – при помощи научных методов. Он не мог смоделировать тысячелетнее развитие кораллов и наблюдать за ростом рифа, но если история развивалась именно так, как он считал, то он мог проверить свои прогнозы. «Мы с одного взгляда получаем представление о системе, сформировавшей эту часть поверхности, примерно так же, хотя, конечно, гораздо менее точно, как это сделал бы геолог, проживший 10 000 лет и все это время следивший за происходящими изменениями», – написал Дарвин позже.

Да, планета кажется неизменной, но Дарвин уже начинал видеть окружающее в масштабе миллионов лет. В его глазах Земля выглядела живым пульсирующим шаром, то взбухающим, то опадающим, на нем, как на переспелом фрукте, то и дело лопалась тонкая кожица. Кроме того, Дарвин начинал видеть, что жизнь в этом масштабе тоже может меняться. Если времени хватит, коралловые рифы могут спастись, даже если океанское дно под ними опустится. На скелетах своих предшественников они способны строить настоящие замки.

Путешествие от коралловых атоллов до Англии вокруг мыса Доброй Надежды через Азорские острова заняло у Дарвина шесть месяцев, и научная репутация успела обогнать его в пути. Хенслоу, его наставник по Кембриджу, отобрал некоторые из его писем и издал выдержки из них в виде научной статьи и брошюры. Найденные им ископаемые кости млекопитающих тоже благополучно прибыли в Англию и вызвали интерес ведущих британских анатомов. Даже кумир Дарвина Лайель с нетерпением ожидал встречи с ним после возвращения.

Пять лет спустя после выхода из Плимута «Бигль» вновь вошел в Ла-Манш. Шел проливной дождь. 2 октября 1836 г. Фицрой провел последнюю воскресную службу, и в тот же день Дарвин сошел с корабля и направился домой. Его путешествие закончилось. Больше он никогда не покинет Великобританию; мало того, он редко будет выезжать из собственного дома.

Ступив вновь на английскую землю, Дарвин понял, что сильно изменился за это время и что не сможет уже мириться с жизнью сельского пастора. За время плавания он стал настоящим натуралистом-практиком и теперь видел свое призвание именно в этом. Помимо всего прочего, он понимал, что будет счастлив только в том случае, если сможет работать независимо, как Лайель, а не как сотрудник одного из университетов. Но если Дарвин хотел вести жизнь независимого ученого, то деньги на это он должен был попросить у отца. Больше, чем когда-либо, он страшился этой встречи.

Дарвин приехал в Шрусбери поздно вечером 4 октября. Он с нетерпением ждал встречи с родными, но был слишком благовоспитан, чтобы беспокоить семью ночью. Чарльз переночевал в гостинице и утром, когда отец и сестры садились завтракать, без предупреждения явился в дом. Сестры расплакались от радости. Отец объявил: «Посмотрите-ка, у него форма головы стала совершенно другой!» Собака встретила Дарвина так, будто он уехал только вчера, и сразу позвала на обычную утреннюю прогулку.

Страх отцовского гнева оказался напрасным. Пока Чарльза не было, его брат Эразм оставил медицину и поселился в Лондоне, став независимым исследователем. Эразм проложил дорогу младшему брату, и отец уже не возражал. Кроме того, Роберт прочитал брошюру Чарльза и преисполнился гордостью за сына. Он понял, что как натуралист Чарльз не растратит свою жизнь напрасно. Он выделил сыну часть капитала и назначил вполне достаточное содержание – 400 фунтов в год.

Чарльз Дарвин никогда больше не будет бояться отца. Однако молодой человек унаследовал тягу Роберта к респектабельности и всю жизнь стремился избегать некрасивых сцен. Этот человек не был по природе бунтарем и по собственной воле никогда бы не стал затевать скандал. Тем не менее всего через несколько месяцев после возвращения домой он, к собственному ужасу, устроит настоящую научную революцию.

2. «Это как сознаться в убийстве»
Происхождение «Происхождения видов»

В Лондоне Дарвин обнаружил, что брат его на поверку оказался не слишком увлеченным натуралистом. Эразм лучше чувствовал себя на званых обедах и в клубах, чем в лаборатории. Он ввел брата в свой круг, и Чарльз без труда вписался в общество. Но в отличие от Эразма Чарльз еще и работал как проклятый. Он писал статьи по геологии, готовил книгу о кругосветном путешествии, знакомил специалистов с привезенными образцами: ископаемыми, растениями, птицами, плоскими червями.

Уже через несколько месяцев работа Дарвина принесла первые плоды: он приобрел репутацию одного из самых многообещающих молодых геологов Англии. Одновременно у него появился свой секрет. Втайне от всех он исписывал один небольшой блокнот за другим, причем писал не о геологии, а о биологии. Его всецело захватила тревожившая его мысль: что если дед все-таки был прав?

За пять лет, проведенных Дарвином в плавании, биологическая наука сделала большой шаг вперед. Были открыты новые виды, не пожелавшие укладываться в навсегда, казалось бы, установленный порядок. При помощи микроскопа ученые пытались разобраться, как из яйца развивается животное. Британских натуралистов уже не устраивало просто провозглашение замысла Божьего на основе разрозненных примеров, которое предлагал Пейли. Его точка зрения не позволяла получить ответ на глубокие вопросы о жизни на Земле. Если Бог действительно придумал и создал жизнь во всем ее многообразии, то как именно Он это сделал? Почему одни виды так похожи, а другие – так не похожи друг на друга? Действительно ли все виды возникли одновременно с возникновением Земли или Бог создавал их позже, с течением времени?

Вообще говоря, британские натуралисты уже не считали, что Бог при сотворении мира вникал в каждую мелочь; скорее, Он создал законы природы и запустил механизм мироздания. Бог, которому приходилось постоянно вмешиваться в ход вещей, представлялся менее могущественным, чем Бог, придумавший и сделавший все правильно – и гибко – с самого начала. Многие натуралисты готовы были признать, что в ходе истории планеты жизнь на ней менялась. Простые группы растений и животных исчезали, сменяясь более сложными. Но весь процесс представлялся медленным и размеренным и управлялся, по мысли ученых, Господней волей; он ничем не напоминал ту независимую эволюцию, о которой в 1800 г. писал Ламарк. Новая волна возбуждения прокатилась по их рядам в 1830-х гг., когда еще один зоолог из Национального музея в Париже предложил свою теорию эволюции. Это был Этьен Жоффруа Сент-Илер.

Архетипы и предки

Несколько десятков лет Ламарк и Жоффруа вместе работали в музее и даже дружили, но Жоффруа пришел к пониманию эволюции самостоятельно, в результате собственных исследований по сравнительной анатомии различных животных. Здравый смысл той эпохи склонялся к тому, что животные похожи друг на друга только в тех случаях, когда они и функционируют примерно одинаково. Но Жоффруа столкнулся с исключениями из этого предполагаемого правила. Так, кости страусов точно такие же, как кости летающих птиц, хотя они и не летают. Кроме того, Жоффруа показал, что уникальные вроде бы признаки, отличающие тот или иной вид от всех остальных животных, часто вовсе не уникальны. К примеру, рог носорога кажется ни на что не похожим, но на самом деле это просто пучок видоизмененных волос.

Пытаясь разобраться в скрытых взаимосвязях между животными, Жоффруа опирался, в частности, на работы немецких биологов, которые рассматривали науку как трансцендентальный поиск скрытого единства жизни. Поэт (и ученый) Гёте утверждал, что различные части растения – от лепестков до колючек – представляют собой варианты одной фундаментальной формы: листа. Немецкие биологи считали, что видимая сложность жизни скрывает под собой некие вневременные образцы, которые они называли архетипами. Жоффруа попытался выявить архетип для всех позвоночных.

Жоффруа предположил, что любая кость в скелете любого позвоночного представляет собой вариацию некоего архетипического позвонка. Затем он пошел еще дальше: заявил, что и беспозвоночные построены по тому же трансцендентальному плану. Омар и утка, согласно его рассуждениям, – это вариации на одну и ту же тему. Омары – членистоногие, т. е. принадлежат к той же группе, что и насекомые, креветки и мечехвосты. Членистоногие немного похожи на позвоночных: их тела симметричны относительно длинной оси; у них есть голова с глазами и ртом. Но различия огромны. Членистоногие строят свой скелет – прочный панцирь – снаружи, тогда как у позвоночных скелет внутри. Вдоль задней части тела позвоночных тянется спинной мозг, а спереди располагается пищеварительный тракт. У омара или любого другого членистоногого все наоборот: кишечник идет вдоль спины, а нервная система – вдоль брюшка.

Может показаться, что все это делает членистоногих и позвоночных несравнимыми, но Жоффруа так не считал. Он утверждал, что членистоногие словно помещены внутрь позвонка. А уж поменять местами спинку и брюшко, превратив таким образом омара в утку, и вовсе ничего не стоит. Членистоногие устроены так же, как позвоночные, только все перевернуто вверх ногами. «В философском смысле слова существует лишь одно животное», – утверждал Жоффруа.

К 1830-м гг. Жоффруа продвинул свою теорию еще на шаг. Трансформации, о которых идет речь, заявил он, – не просто геометрические абстракции; животные на самом деле менялись с течением времени. Тем не менее эти слова не означали, что Жоффруа готов воскресить теорию Ламарка; он не принимал гипотезу о том, что приобретенные на протяжении жизни признаки могут передаваться потомству. Вместо этого Жоффруа предположил, что изменения в среде обитания животного могли нарушить процессы внутриутробного развития. Могли рождаться животные с отклонениями и появляться новые виды.

Историю эволюции, утверждал Жоффруа, можно увидеть, посмотрев на развитие сегодняшних эмбрионов. Немецкие ученые установили, что зародыш за считаные дни переходит из одной причудливой формы в другую, причем формы эти часто совершенно не похожи на взрослых особей вида. Исследователи тщательно каталогизировали возникающие и пропадающие детали и формы, и чем дольше изучали их, тем больше порядка видели в этом кажущемся хаосе. Особенно сильное впечатление произвел на них тот факт, что эмбрион возникает как простая форма и по мере роста постепенно усложняется. Они даже утверждали, что каждая более сложная форма представляет собой новую стадию развития.

Один из немецких ученых, Лоренц Окен, объяснил этот процесс следующим образом: «В процессе внутриутробного развития животное проходит через все стадии животного царства, поднимаясь на следующую ступеньку по мере обретения новых органов. Зародыш представляет собой все классы животных во времени». Сначала это просто трубочка, похожая на червя. Затем организм обретает печень и сосудистую систему и превращается в моллюска. Получив сердце и пенис, становится улиткой. Отрастают конечности, и зародыш становится насекомым. Развиваются кости – наступает стадия рыбы; мышцы – стадия рептилии и т. д., вплоть до человека. «Человек – венец природы, апогей ее развития», – заявил Окен.

Жоффруа предположил, что зародыш не просто карабкается вверх по лестнице природы; он как бы повторяет собой всю историю развития. Предки человека на самом деле были рыбами; и жабры, которые появляются у нас на ранней стадии нашего развития, тому доказательство.

Жоффруа выступал в защиту эволюции, а европейские исследователи тем временем открывали новые виды, которые, как он утверждал, идеально укладывались в его теорию. К примеру, австралийский утконос – млекопитающее, но имеет клюв как у утки и к тому же откладывает яйца; все это побудило Жоффруа назвать его промежуточной формой между млекопитающими и рептилиями. В Бразилии исследователи нашли двоякодышащую рыбу, которая обладает легкими и способна дышать воздухом, а потому представляет собой связующее звено между позвоночными моря и суши.

В Англии ведущие ученые отвергли Жоффруа так же легко, как прежде Ламарка. Адам Седжвик, увлеченный кембриджский геолог, объявил работу этих двух французов «грубым (и, осмелюсь сказать, грязным) взглядом на физиологию». Но хотя большинство британских ученых отнеслось к эволюции с пренебрежением, задача сразиться с ней один на один выпала в 1830-х гг. на долю одного человека: блестящего молодого исследователя по имени Ричард Оуэн.

Оуэн часто первым среди британских анатомов изучал новые виды, такие как утконос и двоякодышащие рыбы, и пользовался этим, чтобы опровергнуть заявления Жоффруа. Оуэн показал, что утконос на самом деле выделяет молоко, а это главный признак млекопитающих. А двоякодышащие рыбы, может, и имеют легкие, но, судя по всему, не имеют ноздрей, которыми снабжены все наземные позвоночные. Для Оуэна этого было достаточно, чтобы низвести их до статуса обычных рыб.

Тем не менее самого Оуэна тоже не устраивало простое заявление, что Бог создал жизнь и что ее устройство отражает Его бесконечную благость. Оуэн хотел открыть естественные механизмы творения. Он отбрасывал дикие фантазии Жоффруа, но был слишком хорошим натуралистом, чтобы не признать, что кое в чем француз прав. Сходство между видами и тот факт, что среди них можно выделить группы как бы последовательных трансформаций, были слишком очевидны.

Оуэн решил, что Жоффруа просто зашел слишком далеко в своей интерпретации данных. Так, он знал, что представления француза о том, как формируется зародыш, устарели и противоречат новым исследованиям. Прусский ученый Карл фон Бэр показал, что жизнь – не просто ведущая вверх лестница, где сложные эмбрионы повторяют до какого-то момента развитие более примитивных. Действительно, на первых стадиях эмбрионального развития все позвоночные похожи друг на друга, но только потому, что представляют собой минимальный набор клеток. С течением времени они растут и становятся легко различимыми. Да, у рыб, птиц, пресмыкающихся и млекопитающих имеются конечности, и в зачаточном состоянии все они похожи. Но со временем зачатки конечностей превращаются в плавники, руки, копыта, крылья и другие виды конечностей, характерные для различных категорий позвоночных. При этом одни категории не формируются из других. «Линейная классификация животных в порядке совершенства, – писал фон Бэр, – невозможна».

Оуэн мечтал объединить работы фон Бэра, Жоффруа и других великих биологов того времени в единую теорию жизни. Он стремился бороться против эволюции, но не с пустыми руками, а вооружившись знанием новых законов природы, которые помогли бы ученым понять, о чем говорят с ними ископаемые останки и эмбрионы.

Оуэн впервые встретился с Дарвином спустя три недели после возвращения «Бигля». Оба они присутствовали на обеде в доме Лайеля. Дарвин развлекал присутствующих рассказами о землетрясении в Чили. После обеда Лайель представил молодых людей друг другу (Оуэн был всего на пять лет старше Дарвина). Они разговорились, и Дарвин решил, что Оуэн достаточно известен, чтобы привлечь внимание всех британских биологов к его ископаемым млекопитающим. Он в тот же вечер спросил Оуэна, не хочет ли тот посмотреть привезенные образцы. Оуэн с удовольствием принял предложение. Это была прекрасная возможность проверить свои идеи на ископаемых останках, которых еще никто не видел.

Ему неоткуда было знать, что в один прекрасный день Дарвин, если можно так выразиться, превратит его самого в ископаемое, памятник прежних эпох.