В интернете кто-то неправ! Научные исследования спорных вопросов - Ася Казанцева

Эволюция контринтуитивна

Чарльз Дарвин не был первым и тем более не был последним исследователем эволюции. Но именно Дарвин первым предложил механизм, который смог объяснить процессы видообразования без привлечения каких бы то ни было непроверяемых абстрактных сущностей типа “стремления к совершенству”. Несмотря на все последующие многочисленные дополнения и уточнения, базовый принцип эволюции остался неизменным и простым, как апельсин. Если какое-то случайно возникшее изменение повышает шансы выжить и оставить потомство, то в следующем поколении оно будет встречаться чаще, ровно потому, что его обладатели чаще выживали и оставляли потомство. Когда мы умножаем это явление на большое количество времени, большое количество особей и большое разнообразие условий среды, выясняется, что его достаточно, чтобы объяснить, почему мы все стали такими сложными и такими приспособленными к своим местам обитания.

Но из этого объяснения следует одна вещь, которую трудно воспринять: у эволюции нет цели. У эволюции нет плана. Эволюции не присуще никакое стремление к совершенству. Достигнутое совершенство – это просто побочный продукт того, что живые существа выживают и размножаются с разной эффективностью. Не более того. А мы не привыкли к тому, чтобы сложные структуры появлялись сами собой. В школе не показывают даже опыт с ячейками Бенара (шестигранниками, формирующимися при нагревании вязкой жидкости).

Мы склонны приписывать всему смысл и цель. Это базовая черта человеческой психологии, и поэтому, кстати, она сильнее проявляется у детей, чем у взрослых [4], [5], [6]. Когнитивный психолог Маргарет Эванс, например, демонстрировала американским школьникам и их родителям фотографии малайского медведя, гаттерии, человека, камня, кристалла, куклы и игрушечного стула и просила объяснить, откуда взялся на Земле самый первый такой объект, или же оценить степень своего согласия с готовыми ответами: “сделано Богом”, “сделано человеком”, “произошло от другого подобного существа, существовавшего прежде”, “само как-то вдруг оказалось на Земле”. Выяснилось, что в 5–7 лет дети одинаково склонны объяснять появление живых существ с помощью Бога или с помощью спонтанного появления из ниоткуда, в 8–10 лет становятся убежденными креационистами, и только в более старшем возрасте постепенно возрастает популярность эволюционных трактовок (эти результаты относятся к детям из обычных школ; дети, опрашиваемые в христианских школах, в 11 лет убеждены в божественном сотворении еще сильнее, чем в 9).

Не могу не отметить, что в ряде случаев уверенность в совершенстве строения животных связана с недостаточно хорошим знанием анатомии. Структур, устроенных не наилучшим возможным образом, а кое-как сшитых на живую нитку из подручных материалов, у любого живого существа можно найти множество. Самый яркий пример, пожалуй, – это возвратный гортанный нерв. Это ответвление блуждающего нерва, и расходятся они около кровеносного сосуда, выходящего из сердца. У наших рыбообразных предков (как и у современных рыб) возвратный гортанный нерв служил для иннервации одной из пар жаберных дуг. Жабры находятся рядом с сердцем, и было совершенно неважно, с какой стороны от кровеносного сосуда будет проходить нерв. Но сухопутным существам жабры не нужны, и те структуры, из которых они образовывались, теперь используются в ходе эмбриогенеза для строительства каких-нибудь других полезных вещей – к примеру, слуховых косточек или мышц гортани. Как раз для управления мышцами гортани, помогающими нам глотать, дышать и разговаривать, и служит возвратный гортанный нерв. Но это не отменяет того, что он по-прежнему спускается от мозга вниз, в тело, проходит под дугой аорты – и только после этого возвращается обратно. У жирафа он вынужден проходить вниз и вверх четыре метра.

Возвратный гортанный нерв – странное инженерное решение.

Если ввести название этого нерва в любой системе поиска по научным статьям, то в основном найдутся публикации хирургов, обсуждающих, как бы его не повредить во время операций на щитовидной железе (которая находится ниже, чем гортань, так что смысла в присутствии там этого нерва нет никакого – просто темное наследие биологической эволюции).

Еще одна проблема в понимании эволюции связана с тем, что нам очень сложно представить себе по-настоящему большие числа. Общий предок шимпанзе и человека жил примерно семь миллионов лет назад [7]. Люди и шимпанзе отличаются друг от друга не очень сильно (например, по количеству единичных нуклеотидных замен различие составляет чуть больше одного процента [8]). Любые животные, отличающиеся друг от друга еще сильнее, разделились намного раньше (например, эволюционные линии мыши и человека разделились 90 миллионов лет назад [9]). Эти цифры звучат нестрашно, пока над ними не задумаешься. Но можете ли вы представить себе хотя бы один миллион лет? У меня воображение отказывает где-то после десяти тысяч.

Думать о действительно больших числах умеют только палеонтологи. У них представления о масштабах отличаются от общечеловеческих, поэтому они, например, иногда говорят, что во время кембрийского взрыва останки множества новых типов животных появились в палеонтологической летописи мгновенно. И действительно, наиболее интенсивное увеличение разнообразия находок происходило тогда в течение совсем небольшого промежутка времени. Всего-то от 542 до 521 миллионов лет назад [10]. Причем нельзя даже сказать, что новые типы животных именно тогда появились – появились-то они раньше [11], просто начали массово обзаводиться твердыми раковинами, панцирями, шипами, скелетами и другими структурами, повышающими шансы на посмертную славу. Почему многие животные стали обзаводиться твердыми структурами именно в эти 20 миллионов лет – вопрос, конечно, интересный[44], но все-таки далеко не такой захватывающий, как его антинаучная версия про то, что сначала никаких животных не было, а потом они вдруг все одновременно и мгновенно каааак появились!

Я вот вам сказала, что эволюционные линии человека и шимпанзе разделились 7 миллионов лет назад. Это более или менее общепринятое мнение, но иногда в научных источниках встречаются и радикальные оценки: “более 9 миллионов” или даже “менее 5 миллионов лет назад” [13], [14]. Этот разброс в основном вызван тем, что разные группы авторов при анализе накопленных генетических и палеонтологических данных обращают внимание на разные аспекты и отличаются друг от друга в выборе критериев того, в какой момент переставать считать “человеческих” и “шимпанзиных” предков двумя подвидами одного вида и начинать считать, что они уже разделились на две обособленных линии[45]. В большинстве случаев эволюция – очень медленный процесс: небольшие отличия между двумя будущими новыми видами накапливаются постепенно и долгое время никак не мешают скрещиваться и давать плодовитое потомство, если такая возможность не заблокирована территориальным разделением и еще не ограничена резкими отличиями в поведении. Когда вы выходите замуж за человека с волосатой грудью, вас ведь не беспокоит, что он, возможно, один из предков нового вида шерстистых людей, который будет официально признан систематиками в 1 769 242 году нашей эры? А если оставить в стороне примеры, которые относятся к такому далекому прошлому или будущему, то можно вспомнить неандертальцев. 100 тысяч лет назад они уже расселились по Евразии, а вот юные сапиенсы только-только начинали мигрировать из Африки. По-видимому, популяции некоторое время сосуществовали на Ближнем Востоке и межвидовые (с точки зрения нашей сегодняшней систематики) браки не были чем-то исключительным. Во всяком случае, когда удалось расшифровать геном неандертальцев, выяснилось, что мы позаимствовали у них от 1,5 до 2,1 % ДНК [15]. Эти цифры относятся только к людям, живущим вне Африки. Коренные африканцы с неандертальцами не встречались, так что представляют собой единственных чистокровных представителей вида Homo sapiens[46].

Вторая волна культурного взаимодействия неандертальцев и сапиенсов началась около 40 тысяч лет назад, когда мы пришли завоевывать неандертальскую Европу. В этот период мы друг другу, по всей видимости, уже не нравились и скрещиваний было немного (в противном случае примесь неандертальских генов у европейцев была бы заметно выше, чем у жителей других регионов, а это не подтверждается данными генетического анализа). Тем не менее с биологической точки зрения в межвидовых скрещиваниях по-прежнему не было ничего невозможного, и даже существуют единичные находки останков людей, произошедших от таких союзов [16].

Я сейчас подавила порыв продолжать рассказывать удивительные истории про неандертальцев[47] и возвращаюсь к тем аспектам эволюции, которые нам бывает сложно осознать. Еще одна проблема, как мне кажется, связана с тем, что мы очень антропоцентричны, думаем о себе как о венце эволюции и представляем всех остальных фигурантов учебника биологии как ведущую к нам лестницу, а не как вершины эволюционного дерева, не как существ, настолько же продвинутых, как мы, эволюционировавших так же долго (а в принципе, еще дольше, если сделать поправку на скорость смены поколений). В связи с этим мы каждый раз очень удивляемся, когда у какого-нибудь простого существа обнаруживаются сложные признаки. Самый модный пример – это глаза. Способность к анализу уровня освещенности, а тем более к распознаванию контуров окружающих объектов, почти неизбежно повышает вероятность выживания, поэтому неудивительно, что системы для обработки зрительных стимулов независимо развивались в самых разных группах живых существ. При этом законы оптики универсальны, так что живые организмы часто приходят к одной и той же принципиальной схеме строения глаза: какая-нибудь поверхность, на которой собраны светочувствительные рецепторы, и над ней – какая-нибудь система линз для фокусировки световых лучей. Это не единственный возможный вариант, есть еще фасеточные глаза насекомых, но это хорошая работоспособная идея. Максимального развития она достигла у нас (т. е. позвоночных) и у головоногих моллюсков, но к использованию базового принципа независимо от нас с моллюсками пришли и другие группы организмов, в том числе кубомедузы [17] и, что совсем завораживает, одноклеточные динофлагелляты, собравшие себе такой глаз из переделанных митохондрий и хлоропластов [18]. Динофлагелляты, кажется, креационистами еще не освоены (это совсем свежее исследование), а вот медузы традиционно используются как аргумент против эволюции. Это как раз та самая когнитивная ловушка: нам кажется, что медуза древняя, раз уж она в самом начале учебника биологии, так откуда же у нее взялся сложный глаз? Слушайте, с момента разделения наших с медузой эволюционных линий (наш общий предок тогда не был похож ни на нас, ни на медузу) мы вон успели Москву построить, почему же мы отказываем ей в праве за это длительное время всего-навсего вырастить себе глаза?