Карл Циммер
Эволюция: Триумф идеи
Естественный отбор выходит из тени
Дарвин начал с того, что ответил на некоторые сомнения, высказанные Джозефом Гукером. В частности, Дарвин утверждал, что растения и животные островов не были там созданы, что они представляют собой изменившихся потомков случайно попавших на острова особей. Если это так, то в первую очередь необходимо было установить, каким образом эти самые особи могли добраться до островов. Гукер, опытный ботаник, прекрасно знал, что ветер и вода способны переносить семена на многие мили, но высказывал сомнение в том, что речь может идти о таких громадных расстояниях.
В ответ Дарвин поместил семена в емкость с соленой водой и убедился, что они сохраняют всхожесть даже после четырех месяцев пребывания в воде. Он обнаружил также, что птицы могут переносить семена на лапах и что семена могут даже быть съедены совами, пройти по пищеварительному тракту, выйти с пометом – и при этом сохранить всхожесть. То есть теория Дарвина породила первую гипотезу – и гипотеза эта прошла проверку и получила подтверждение.
Кроме того, Дарвин продолжил свое знакомство с разведением животных. Он пил джин с голубеводами, и они объясняли ему, как использовать крохотные отклонения от стандарта для получения совершенно новых форм. Дарвин и сам начал разводить голубей; он убивал птиц и вываривал тушки, очищая скелеты от мягких тканей, чтобы измерить размеры костей и оценить изменчивость. Он обнаружил, что каждая порода голубей так отличается от других, что, будь эти птицы дикими, каждая порода рассматривалась бы как отдельный вид. Почти каждая деталь голубиной анатомии – от ноздрей, формы и размера крыльев до ребер – может отличать одну породу от другой. При этом, если можно так сказать, все без исключения породы домашних голубей происходят от единственного вида дикого скалистого голубя.
К 1856 г. Дарвин нашел так много дополнительных доказательств эволюции, что вернулся к эссе 1844 г. и начал его перерабатывать. Небольшое эссе вскоре разрослось до громадного опуса, насчитывавшего сотни тысяч слов. Автор включил в свой труд все, что узнал за эти годы – во время кругосветного путешествия, из книг и разговоров, из собственных исследований усоногих рачков и всхожести семян. Он решил завалить противников эволюции целой лавиной фактов.
После памятного дня в 1844 г., когда Чарльз показал Эмме свою рукопись, он практически не заговаривал о новой теории. Но теперь почувствовал себя более уверенно и отважился познакомить с ней еще несколько человек – в основном молодых ученых, более открытых всему новому. Среди избранных оказался и блестящий молодой зоолог, с которым Дарвин недавно подружился, по имени Томас Гексли.
Гексли не мог, подобно Дарвину, заниматься наукой как джентльмен-любитель. Он родился в крохотной квартирке над лавкой мясника. У его отца, учителя в разорившейся школе, а затем директора разорившегося банка, не было денег на образование сына. В 13 лет Гексли стал помощником врача, а тремя годами позже переехал вместе с ним в Лондон. Там он с большим трудом выучился на хирурга, едва сводя концы с концами при помощи крохотных стипендий и скромных займов у дальних родственников. Единственным способом рассчитаться с долгами стало поступление на военно-морскую службу: он стал помощником хирурга на корабле «Гремучая змея» и отправился в рейс к берегам Новой Гвинеи. Гексли уже тогда испытывал серьезный интерес к зоологии и понимал, что в плавании у него будет возможность собрать столько экзотических видов, сколько захочется.
Четыре года спустя, в 1850 г., Гексли вернулся в Англию. Подобно Дарвину, за время путешествия он стал настоящим ученым. Как и в случае с Дарвином, научная слава обогнала корабль, поскольку статьи Гексли были опубликованы в Англии еще до его возвращения. Статьи эти были посвящены странным созданиям вроде португальского кораблика – загадочного животного, которое на поверку оказалось целой колонией особей. После этого Гексли смог получить на флоте трехлетний отпуск с сохранением жалованья – для продолжения исследований. Не имея никакой ученой степени, в 26 лет он был избран членом Королевского общества.
Адмиралтейство трижды приказывало Гексли вернуться на действительную службу, и после третьего отказа он был вычеркнут из списков. Он попытался найти в Лондоне другую работу и в конце концов устроился на полставки в Школу горного дела. Он писал в газеты обзоры и рецензии – и всего заработанного едва хватало на содержание семьи. Гексли всегда возмущал тот факт, что первые роли в науке играют исключительно богачи – просто потому, что могут себе это позволить. Тем не менее он сумел заслужить отличную репутацию и не боялся нападать на патриарха английских биологов Ричарда Оуэна.
В то время Оуэн обдумывал идею своего рода божественной эволюции. Со временем, предполагал он, Бог создавал новые виды, всегда опираясь на собственные архетипы. Оуэн представлял, как величественно разворачивалось полотно жизни в соответствии с божественным планом – от общего к частному: «упорядоченное непрерывное становление», как он это называл. Чтобы успокоить своих поклонников и покровителей, приверженцев натуральной теологии и неизменности видов, Оуэн не забывал повторять, что биология все же «связана с высочайшими нравственными соображениями».
Гексли в публичных выступлениях и рецензиях насмехался над попытками Оуэна превратить Бога в инженера, а летопись ископаемых расценивать как модификации проекта. Сам Гексли не принимал эволюцию ни в какой форме – ни в божественной, ни в материалистической. Он не видел прогресса ни в истории Земли, ни в истории жизни. Но в 1856 г., когда Дарвин пригласил Гексли на уик-энд в свой загородный дом, все изменилось.
Дарвин изложил ему свою версию эволюции, помогающую объяснить природные закономерности без участия высших сил и вообще без особого внешнего вмешательства. Он показал Гексли своих голубей и семена. Гексли это полностью убедило, и в дальнейшем он стал лучшим союзником Дарвина.
Медленное, осторожное движение Дарвина к опубликованию теории продолжалось, но 18 июня 1858 г. в Даун-Хаус пришло неожиданное письмо. Письмо это было отправлено Дарвину с другого конца света, и автором его был путешествующий натуралист Альфред Рассел Уоллес. В то время Уоллес занимался исследованием Юго-Восточной Азии, собирал образцы, чтобы оплачивать дальнейшие путешествия и искал доказательства эволюции. В возрасте 21 года он прочел «Начала», и идея о непрерывном развитии природы во времени от простого к сложному покорила его. Немного позже, познакомившись с путевыми записками Дарвина, он решил, что тоже отправится путешествовать.
Для начала Уоллес предпринял в 1848 г. путешествие на Амазонку. Позже он побывал в Индонезии, где рассчитывал найти орангутангов и больше узнать о предках человека. Одновременно он зарабатывал себе на жизнь тем, что отправлял домой целые ящики жуков, птичьих шкурок и других образцов дилерам и постоянным клиентам в Лондоне. Дарвин был одним из постоянных клиентов; он получал от Уоллеса птичьи шкурки для своих исследований. Неудивительно, что два натуралиста начали обмениваться письмами.
Дарвин рекомендовал Уоллесу думать об эволюции теоретически и масштабно и как-то признался, что имеет собственную теорию возникновения видов. Уоллес решил написать Дарвину письмо и изложить свои мысли на этот счет. Когда Дарвин вскрыл письмо, у него упало сердце. Уоллес тоже читал Мальтуса и размышлял о том, как природа должна реагировать на перенаселенность. Подобно Дарвину, он тоже пришел к выводу о том, что в результате действия внешних факторов существующие виды должны изменяться и возникать новые.
В тот момент Дарвин планировал поработать над своей теорией еще несколько лет, прежде чем публиковать ее. Письмо Уоллеса спутало все планы. Дарвин держал в руках значительную часть собственной теории, изложенную другим ученым. Конечно, теории не совпадали: так, Уоллес не придавал особого значения конкуренции между особями одного вида. Он предположил просто, что среда отбраковывает неприспособленных особей. Но Дарвин не собирался лишать Уоллеса заслуженной славы и признания. Он был глубоко честным человеком и скорее сжег бы собственную книгу, чем допустил, чтобы кто-нибудь заподозрил его в обмане Уоллеса.
Так что Дарвин договорился с Лайелем о том, что доклады по его работе и работе Уоллеса будут заслушаны в Линнеевском обществе одновременно. 30 июня 1858 г. обществу были представлены отрывки из эссе Дарвина 1844 г., часть письма, написанного им Гукеру в 1857 г., и статья Уоллеса. Двадцать лет осторожных исследований и тайных тревог неожиданно подошли к концу. Результаты трудов были представлены на суд научной общественности и всего мира.
Но научная общественность не спешила с оценками. Работы Дарвина и Уоллеса, озвученные в Линнеевском обществе в разгар длинного насыщенного сезона, были встречены молчанием. Возможно, доклады оказались слишком сжатыми, слишком осторожными, чтобы слушатели могли понять, о чем, собственно, ведут речь авторы. Дарвин решил: пора изложить свои аргументы в научном журнале.
Несколько следующих месяцев он пытался сделать из гигантского тома «Естественного отбора» короткую и убедительную статью, которую можно было бы опубликовать в журнале. Но в процессе работы статья вновь и вновь раздувалась до книжных размеров. У Дарвина просто было слишком много аргументов и доказательств – и они были совершенно необходимы для отражения контратак со стороны противников эволюции; в том, что контратаки будут, Дарвин не сомневался. Он связался с Джоном Мюрреем, издателем «Записок натуралиста», и спросил, не согласится ли тот издать еще одну книгу. «Записки» имели большой успех, так что Мюррей согласился опубликовать вторую книгу Дарвина, получившую название «О происхождении видов путем естественного отбора».
В это время здоровье Дарвина вновь пошатнулось. Первый экземпляр своей книги в великолепной зеленой обложке он получил в ноябре 1859 г. в Йоркшире, на водах. Вскоре прибыли и авторские экземпляры, и Дарвин сразу же отправил один из них Уоллесу в Индонезию. К книге была приложена записка: «Бог знает, что подумает публика».
«Есть величие в этом воззрении»
К моменту выхода в свет «Происхождения видов» теория, представленная в книге, ушла далеко вперед от первоначальной своей формы 1844 г. Она стала гораздо шире и включала теперь всеобъемлющее объяснение жизни на Земле.
Дарвин решил начать изложение темы не с далеких Галапагосских островов, не с океанских глубин и коралловых рифов, а с привычных реалий английской жизни. Он начал с рассказа о том, какое множество форм принимают растения и животные в умелых руках селекционеров. Голубеводам удалось удвоить обычное количество перьев в хвосте трубастого голубя и превратить в настоящий капюшон перья на шее якобина. В природе подобные черты могли бы определить отдельный вид птиц – а селекционеры получили их всего за несколько поколений.
Далее Дарвин признавал, что никто по-настоящему не понимает, каким образом наследственность позволяет селекционерам проделывать подобные чудеса. Селекционеры просто знают, что некоторые черты обычно наследуются вместе. К примеру, голубоглазые кошки неизменно глухи. Но если сама по себе наследственность – загадка, ясно все же, что родители, как правило, производят на свет похожих на себя детенышей – хотя в каждом поколении наблюдается некоторая степень изменчивости.
Если бы в природе вам довелось встретить трубастого голубя или якобина, вы могли бы принять их за разные виды птиц, которые, как ни странно, способны скрещиваться между собой и давать жизнеспособных птенцов. Вообще, указывал Дарвин, в дикой природе очень тяжело отличить вид от разновидности. Биологи много лет спорят о том, принадлежат ли некоторые разновидности дуба одному виду. Дарвин предположил, что путаница здесь возникает потому, что вариации обладают некоторыми из характеристик вида. И еще потому, что они часто представляют собой зарождающиеся виды.
Как может такой зарождающийся вид превратиться в полноценный? Здесь Дарвин обратился к Мальтусу. Даже долгоживущие и медленно размножающиеся виды, такие как человек или кондор, способны удвоить свою численность за 20–30 лет. Ясно, что при такой скорости размножения любой из этих видов всего за несколько тысяч лет заполонил бы планету. Но растения и животные регулярно уничтожаются в поразительных количествах. Дарвин припомнил, как однажды четыре пятых всех птиц вокруг Даун-Хауса погибли в результате кратковременного резкого похолодания. Кажущаяся безмятежность природы скрывает под собой постоянное массовое убийство.
Некоторым представителям вида удается выжить в подобных катаклизмах; части из них просто везет, а часть обладает определенными свойствами, которые увеличивают вероятность выживания. Уцелевшие оставляют потомство, а плохо приспособленные погибают. Иными словами, природа – тоже селекционер, причем гораздо более искусный, чем люди. Человек может выводить новую породу голубей лишь по одному признаку – к примеру, по хвостовым перьям, – тогда как природа постоянно ведет отбор по бесчисленному количеству признаков, и не только телесных; немалое значение имеют и инстинкты. «Она может влиять на всякий внутренний орган, на каждый нюанс конституциональной особенности, на целый жизненный механизм, – писал Дарвин. – Человек отбирает только ради своей пользы; Природа – только ради пользы охраняемого существа».
И если человек может вести отбор на протяжении лет или в лучшем случае десятилетий, то в распоряжении природы – громадные промежутки времени. «Можно сказать, что естественный отбор ежедневно и ежечасно расследует по всему свету мельчайшие изменения, – писал Дарвин. – Мы совершенно не замечаем этих малых изменений, пока рука времени не отметит истекших веков».
Если естественный отбор будет работать над вариацией достаточно долго, она превратится в новый отдельный вид. После тысячи-другой поколений один вид птиц, состоящий из двух вариаций, может образовать два отдельных вида. Особи каждого вида борются за существование, как между собой, так и с особями других видов. При этом наиболее интенсивной оказывается конкуренция между двумя близкими видами. Со временем один из них даже может исчезнуть с лица земли. Именно этим, утверждал Дарвин, объясняются все окаменелости животных, которых сегодня невозможно найти на Земле. Они не просто исчезли – они были вытеснены другими животными.
Чтобы помочь читателю представить себе этот процесс, Дарвин нарисовал иллюстрацию – единственную во всей книге. Внизу страницы он обозначил несколько первоначальных видов, которые подобно веткам на дереве образовывали со временем новые побеги. Большая часть этих побегов засыхала – это были вымершие вариации или виды, – но некоторые из них доходили до самого верха страницы. Жизнь – не Великая цепь бытия, утверждал Дарвин, а ветвистое дерево.
«Происхождение видов» – книга, написанная с оборонительных позиций человеком, который много лет молча выслушивал, как другие ученые осмеивают эволюцию, и представлял себе, что они смеются над ним. Он выдвигает свои аргументы один за другим. Если старые виды постепенно превращались в новые, то почему разные животные так отличаются друг от друга? Ответ Дарвина состоял в том, что если конкуренция между двумя сходными видами часто приводит к вымиранию одного из них, то живущие сегодня животные – всего лишь случайная выборка из всех когда-либо существовавших видов.
Но разве не должны мы видеть эти промежуточные формы хотя бы в окаменелостях? Дарвин напоминал читателям, что окаменелости по природе своей представляют лишь отдельные фрагменты истории жизни. Чтобы превратиться в окаменелость, труп древнего животного должен оказаться удачно погребенным под слоем осадочных пород, превратиться в камень, а затем еще не исчезнуть в результате какого-нибудь извержения, землетрясения или просто эрозии. Шансы на это чрезвычайно малы, поэтому вид, включавший прежде миллионы особей, может дойти до нас в виде единственной окаменелости. Пробелы в этой летописи не должны удивлять нас – это правило, а не исключение. «Земная кора – обширный музей, – писал Дарвин, – но его естественные коллекции собирались очень несовершенным образом и лишь через долгие промежутки времени».
Как мог естественный отбор создавать сложные органы и даже целые организмы, состоящие из множества взаимозависимых частей? Как, к примеру, он мог сотворить летучую мышь или глаз? Странно было бы ожидать, что окаменелости расскажут нам эту историю целиком. Вместо этого Дарвин обратился за аналогиями к существующим животным и показал по крайней мере, что такая трансформация не невозможна. В случае с летучими мышами он указал на белок. Многие живущие на деревьях белки обладают лишь четырьмя обычными лапами и тонким хвостом. Но есть виды, у которых хвост уплощен, а кожа на теле висит свободно. Существуют также белки, у которых между лапами и даже хвостом натягивается широкая перепонка и которые могут прыгать с деревьев и скользить по воздуху. Кроме того, указывал Дарвин, бывают планирующие млекопитающие, известные как летающие лемуры: у них удлиненные пальцы и перепонка, которая натягивается от нижней челюсти до хвоста.
Получился относительно плавный переход от обычного четвероногого млекопитающего к существу с анатомией, близкой к анатомии летучей мыши. Возможно, предки летучих мышей прошли подобную эволюционную цепочку и, не остановившись на этом, сделали еще один шаг, развив у себя мускулы, необходимые для настоящего полета.
Точно так же и глаз необязательно должен был разом появиться на голове животного. Беспозвоночные, такие как плоские черви, имеют всего лишь особые нервы, окончания которых покрыты светочувствительными пигментами. У некоторых ракообразных уже есть глаза, но это всего лишь слой пигмента, покрытый мембраной. Со временем такая мембрана вполне могла отделиться от пигмента и взять на себя роль простой линзы. Так, путем небольших изменений подобный глаз мог превратиться в те точнейшие телескопы, которыми пользуются птицы и млекопитающие. Поскольку даже слабое зрение лучше, чем никакого, каждый шажок на этом пути должен подхватываться и вознаграждаться естественным отбором.
С открытием естественного отбора Дарвин вновь обратился к идеям других ученых и показал, что в рамках его теории они обретают дополнительный смысл. В молодости Дарвин восхищался теорией Пейли, но теперь показал, как природные структуры могли возникнуть без вмешательства творца. Карл фон Бэр продемонстрировал, что зародыши различных животных на ранних стадиях развития очень похожи между собой, а собственные характерные черты обретают позднее. Для Дарвина этот факт был указанием на общее происхождение животных и на то, что различия в развитии возникли уже после того, как предки этих животных разошлись на пути эволюции.
Мало того, Дарвин принял даже архетипы Оуэна. «В архетипах Оуэна я вижу больше, чем идеал, я вижу реальное представление о том, как совершеннейшее мастерство и величайшее обобщение может представлять предка позвоночных», – написал он однажды коллеге-ученому. По Оуэну, гомология между крылом летучей мыши и ластой ламантина говорит о том, как работал разум Создателя. По Дарвину, эта гомология – признак общего наследия.
Дарвин в книге очень осторожно обходил острые углы и старался не писать о том, что его теория означает для рода человеческого. «В отдаленном будущем я вижу широкое поле для гораздо более значительных исследований. Психология будет строиться на новом фундаменте, на идее, что всякая умственная способность осваивается постепенно. Это прольет свет на происхождение человека и его историю».
Он не собирался повторять ошибку, которую сделал в своих «Началах» Роберт Чемберс. Дарвин намеревался изложить научную теорию и не хотел примешивать к этому делу эмоции. Тем не менее совсем без эмоций не обошлось. В заключительных строках своей книги Дарвин попытался не дать унынию овладеть читателем. «Таким образом, – писал он, – из борьбы в природе, из голода и смерти непосредственно вытекает самый высокий результат, какой ум в состоянии себе представить, – образование высших животных. Есть величие в этом воззрении; ведь изначально жизнь вдохнулась лишь в несколько форм или в одну; и между тем как наша планета продолжает вращаться согласно неизменным законам тяготения, из такого простого начала развилось и продолжает развиваться бесконечное число самых прекрасных и самых изумительных форм».
