Слепой часовщик. Как эволюция доказывает отсутствие замысла во Вселенной

Такие двумерные плоскости, пронизывающие девятимерное генетическое пространство, дают некоторое представление о том, что это такое – гулять по Стране биоморф. Чтобы представить себе это более точно, следует помнить, что эволюция не ограничивается рамками одной плоской картинки. Во время настоящей “эволюционной прогулки” вы можете в любой момент “перескочить” с плоскости на плоскость – например, с плоскости рис. 6 на плоскость рис. 7 (неподалеку от “насекомого”, где две эти плоскости подходят близко друг к другу).

Я сказал, что “генетическая линейка” на рис. 8 позволяет нам вычислить то минимальное время, которое потребуется, чтобы эволюционировать из одной точки в другую. При условиях, принятых в нашей первоначальной модели, это действительно можно сделать, однако основное ударение здесь следует поставить на слове минимальное. Раз насекомое и скорпион находятся всего в 30 генетических единицах друг от друга, значит, для того чтобы эволюционировать из одного в другое, потребуется всего 30 поколений. Но это при условии, что вы ни разу не повернете не в ту сторону, – другими словами, если вам известно то сочетание генов, к которому следует стремиться, и вы знаете, каким курсом к нему двигаться. В реальном эволюционном процессе не существует ничего, что было бы аналогично стремлению к некоей отдаленной генетической цели.

Давайте теперь на примере биоморф вернемся к той мысли, к которой мы уже пришли, когда говорили об обезьянах, печатающих “Гамлета”, – к мысли о необходимости постепенных, пошаговых эволюционных изменений, не имеющих ничего общего с чистой случайностью. Начнем с того, что иначе обозначим деления шкалы внизу рис. 8. Вместо того чтобы измерять расстояние количеством генов, которые должны измениться в ходе эволюции, мы будем определять его как “вероятность преодолеть дистанцию наудачу, одним прыжком”. Для этого нам придется смягчить одно из ограничивающих условий моей компьютерной игры – в конце наших рассуждений станет понятно, зачем я вообще установил это ограничение. Состояло же оно в том, что потомкам “позволялось” отличаться от родителей только одной мутацией. Иначе говоря, только один ген мог мутировать за один раз, и этому гену было разрешено увеличить или уменьшить свое “значение” только на единицу. Теперь мы не будем такими строгими и позволим всем генам мутировать одновременно, причем каждый сможет прибавлять к своему значению любое число – как положительное, так и отрицательное. Впрочем, это будет излишне большое послабление, при котором численные значения генов смогут колебаться в пределах от минус бесконечности до плюс бесконечности. Чтобы разобраться, что к чему, нам вполне достаточно разрешить генам принимать значения, выражаемые одной цифрой от –9 до +9.

Итак, новые широкие рамки в принципе допускают, что мутация может одним махом, за одно поколение изменить любые из имеющихся девяти генов. Более того, значение каждого гена может измениться на любую величину – при условии что оно не будет забираться в область двузначных чисел. Что из этого следует? Из этого следует, что за одно поколение эволюция теоретически способна совершить скачок из любой точки Страны биоморф в любую другую ее точку. Не просто в любую точку на какой-то одной плоскости, а в любую точку всего девятимерного гиперпространства. Если вы хотите, например, одним скачком добраться от насекомого до лисицы с рис. 5, то вот вам рецепт. Добавьте следующие числа к значениям всех генов от 1-го до 9-го, соответственно: –2, 2, 2, –2, 2, 0, –4, –1, 1. Но если речь идет о случайных прыжках, то пунктом назначения при каждом прыжке может с равной вероятностью оказаться любая точка Страны биоморф. А значит, шансы попасть по чистой случайности в какую-то конкретную точку – скажем, на лисицу – легко вычислить. Они составят, попросту говоря, единицу против общего количества всех биоморф в пространстве. Как видите, мы опять начинаем оперировать астрономическими числами. Имеется девять генов, каждый из которых может принимать любое из 19 численных значений. Следовательно, общее количество биоморф, до которых можно было бы допрыгнуть за один ход, – это число 19, помноженное само на себя девять раз, то есть 19 в 9-й степени. Это составляет где-то полтриллиона. Мелочь по сравнению с азимовским “гемоглобиновым числом”, но все же, я бы сказал, немало. Если, взяв за исходную биоморфу насекомое, вы начнете, как свихнувшаяся блоха, скакать полтриллиона раз подряд, то можно ожидать, что когда-нибудь вы попадете и на лисицу.

Как же все это помогает нам понять реальную эволюцию? На приведенном примере мы в очередной раз убеждаемся в важности постепенных, пошаговых преобразований. Некоторые из эволюционистов отрицали необходимость такого градуализма для эволюции. Наши вычисления с биоморфами показывают нам, что хотя бы одна причина для того, чтобы изменения непременно были постепенными и пошаговыми, существует точно. Когда я говорю, что эволюция способна совершить скачок от насекомого до одной из ближайших к нему биоморф, но не может перескочить сразу на скорпиона, я хочу сказать буквально следующее. Если бы эти скачки были действительно случайными, тогда в том, чтобы одним махом допрыгнуть от насекомого до скорпиона, не было бы абсолютно ничего невозможного. Согласитесь, что тогда это было бы возможно ровно так же, как и прыжок от насекомого к одной из его непосредственных соседок. Но при этом вероятность попасть на какую угодно другую из имеющихся в пространстве биоморф тоже была бы в точности такой же. Тут-то и загвоздка. Когда общее количество биоморф – полтриллиона и ни одна из них не является более вероятным пунктом назначения, чем другие, то шансы попасть на любую конкретную биоморфу малы настолько, что ими можно пренебречь.

Обратите внимание, что допущение о наличии мощного неслучайного “давления отбора” нам здесь не поможет. Пусть даже, удачно попав на скорпиона, вы сорвете большой куш – это не имеет значения. Шансы такого события по-прежнему составляют один к половине триллиона. Но если вместо того, чтобы скакать, вы будете идти шаг за шагом и каждый раз, шагнув в нужном направлении, получать копеечное вознаграждение, тогда вы доберетесь до скорпиона за очень короткий срок. Возможно, и не за самый короткий, не за 30 поколений, но тем не менее очень быстро. Двигаясь прыжками, вы теоретически могли бы получить свой выигрыш быстрее – всего за один ход. Но в связи с ничтожно малой вероятностью такой удачи единственная реально осуществимая возможность – это последовательность шажков, каждый из которых прибавляет к накопленному успеху своих предшественников дополнительную лепту.

То, как звучат несколько последних абзацев, оставляет простор для непонимания, и я обязан его развеять. Может опять показаться, будто эволюция устанавливает себе отдаленные цели, стараясь произвести объекты наподобие скорпионов. Мы уже знаем, что такого не бывает. Но если за отдаленную цель принять что угодно, что повышает шансы выжить, тогда вся наша аргументация остается в силе. Если животное является чьим-то родителем, значит, ему как минимум хватило качеств, необходимых, чтобы дожить до взрослого состояния. Вполне возможно, что какой-нибудь его мутантный потомок даже сумеет превзойти своего родителя в способности к выживанию. А если мутация окажется резкой, преодолевающей сразу большое расстояние в генетическом пространстве, то каковы будут шансы, что потомок окажется лучше родителя? Ответ такой: они будут очень, очень малы. Причину этого мы уже видели на нашей модели с биоморфами. Если рассматриваемый нами мутационный прыжок оказался очень дальним, то количество точек, куда мы могли бы в итоге приземлиться, астрономически велико. А так как из главы 1 мы знаем, что количество способов быть мертвым неизмеримо больше количества способов быть живым, то существует крайне высокая вероятность того, что большой бесцельный прыжок в генетическом пространстве закончится гибелью. И напротив: чем меньше прыжок, тем меньше опасность смерти и тем более вероятно, что он приведет к усовершенствованию. Мы еще вернемся к этой теме в одной из следующих глав.

Вот какие умозаключения мне хотелось бы вывести из рассказа о Стране биоморф. Надеюсь, он не показался вам чересчур отвлеченным. Ведь существует и другое математическое пространство, которое заполнено не биоморфами с девятью генами, а животными из плоти и крови, состоящими из миллиардов клеток, каждая из которых содержит десятки тысяч генов. Это не Страна биоморф, а настоящее генетическое пространство. Те животные, что реально когда-либо жили на Земле, представляют собой лишь крохотное подмножество от тех, что теоретически могли бы существовать. К этим реальным животным ведет очень небольшое число маршрутов через генетическое пространство. Подавляющее большинство маршрутов через это населенное животными пространство ведут к нежизнеспособным уродам. Животные, существовавшие и существующие в действительности, разрозненно разбросаны там и сям и занимают свои собственные, строго определенные места в генетическом гиперпространстве среди чудовищ, возможных лишь гипотетически. Каждое такое реальное животное окружено тесной группкой своих соседей, большинство из которых никогда не рождались на свет, и лишь немногие являются его родителями, потомками и родственниками.

Где-то на своих местах в этом гигантском математическом пространстве располагаются люди и гиены, амебы и трубкозубы, плоские черви и кальмары, дронты и динозавры. Теоретически, будь мы достаточно искусными генными инженерами, мы могли бы переместиться из любой точки этого “зоологического пространства” в любую другую его точку. Начав откуда угодно, мы могли бы так пробраться сквозь лабиринт, чтобы заново создать дронта, тираннозавра и трилобитов. Если бы мы только знали, какие гены следует подправить, какие участки хромосом удвоить, какие вырезать, а какие развернуть задом наперед. Не уверен, что у нас когда-либо хватит познаний для такого дела, однако все эти милые исчезнувшие создания всегда будут, притаившись в своих собственных уголках огромного генетического гиперпространства, ждать, когда же их там найдут. Если бы мы только знали, в каком направлении нужно двигаться по лабиринту! Тогда мы смогли бы даже вывести точную копию дронта путем избирательной селекции голубей – правда, для завершения такого эксперимента нам потребовалось бы жить миллион лет. Но, когда мы не можем отправиться в настоящее путешествие, воображение – неплохая замена. Для тех, кто, как и я, не математик, хорошим помощником воображению может стать компьютер. Подобно математике он, кроме того что обогащает воображение, еще и дисциплинирует и направляет его.

Глава 4

Прокладывая маршруты через зоологическое пространство

Как мы уже знаем из главы 2, многим людям кажется затруднительным поверить в то, что сложно устроенные и хорошо соответствующие своему назначению объекты с большим количеством взаимодействующих друг с другом элементов, такие как глаз – излюбленный пример Пейли, могли возникнуть из простейших исходных структур вследствие непрерывного ряда постепенных преобразований. Взглянем же на эту проблему еще раз в свете тех новых догадок, к которым нас могли подтолкнуть биоморфы. Давайте ответим на два вопроса.

Мог ли человеческий глаз возникнуть непосредственно из отсутствия глаза, в один присест?

Мог ли человеческий глаз возникнуть непосредственно из чего-то, слегка от него отличного (назовем это что-то X)?

Ясно, что на вопрос 1 ответом будет решительное нет. Вероятность ответа “да” на подобные вопросы составляет единицу к числу, в миллиарды раз превышающему количество атомов во Вселенной. Для этого понадобилось бы сделать гигантский и абсолютно немыслимый скачок сквозь генетическое гиперпространство. А на вопрос 2 ответ будет столь же однозначно положительный – при единственном условии: разница между современным глазом и его непосредственным предшественником X должна быть достаточно мала. Или, иначе выражаясь, при условии что в пространстве всех возможных структур они, глаз и X, будут расположены достаточно близко друг к другу. Если при неком определенном уровне различия ответом будет нет, то все, что требуется сделать, – это задать тот же самый вопрос, но только по отношению к меньшему различию. Продолжая в том же духе, мы рано или поздно доберемся до такого уровня различия, который будет достаточно мал для того, чтобы можно было ответить на наш второй вопрос утвердительно.

По определению X – это нечто очень похожее на человеческий глаз, настолько похожее, что возникновение человеческого глаза вследствие однократного изменения X казалось бы правдоподобным. Если вы представили себе некую структуру X и находите невероятным, чтобы из нее мог непосредственно возникнуть человеческий глаз, – значит, вы попросту неправильно выбрали X. Делайте свое мысленное изображение X все более и более похожим на глаз, пока наконец не будете уверены, что это правдоподобный предшественник человеческого глаза. Наверняка существует такое X, которое вас удовлетворит, даже если у нас с вами разные представления о том, что считать правдоподобным!

Итак, мы нашли X, при котором ответ на вопрос 2 будет да. Давайте теперь зададимся тем же самым вопросом, но уже по отношению к X. Исходя из точно таких же умозаключений мы снова долж ны признать, что структура X вполне могла непосредственно, путем однократного преобразования возникнуть из чего-то, слегка от нее отличающегося, – назовем это что-то X'. Очевидно, что и X' можно вывести из слегка отличной структуры X'', и т. д. Выстроив достаточно длинный ряд таких иксов, мы можем возвести родословную нашего глаза к чему-то, что не слегка, а существенно от него отличается. Мы можем “прогуливаться” по “зоологическому пространству” на большие расстояния, и наше передвижение будет выглядеть правдоподобно при условии, что мы идем достаточно мелкими шажками. Теперь у нас есть возможность ответить на третий вопрос.

Существует ли такой непрерывный ряд из X, который соединял бы современный человеческий глаз с состоянием его полного отсутствия?

Для меня очевидно, что ответ здесь будет да – при непременном условии, что мы можем позволить себе достаточно протяженную цепочку X. Возможно, вы сочтете 1000 звеньев достаточным количеством, но если вам, чтобы почувствовать подобное превращение возможным, требуется больше эволюционных шагов, просто предположите, что их 10 000. Если вам и 10 000 мало – не откажите себе в 100 000, и т. д. Понятно, что потолок в этой игре устанавливает имеющееся для эволюции время, ибо на одно поколение может приходиться не больше одного X. Следовательно, на деле наш вопрос сводится к следующему: “Достаточно ли было времени для нужного числа поколений?” Мы не можем сказать, какое точное число поколений тут требуется. Но мы точно знаем, что геологическая история Земли была невообразимо долгой. Чтобы вы просто могли себе представить, о величинах какого порядка идет речь, скажу, что количество поколений, отделяющих нас от самых далеких наших предков, можно с уверенностью исчислять тысячами миллионов. Располагая, скажем, сотней миллионов X, мы сумеем выстроить такую правдоподобную последовательность незначительных градаций, которая соединит человеческий глаз буквально с чем угодно!

Итак, в ходе наших более или менее абстрактных рассуждений мы установили, что существует такая последовательность воображаемых X, каждый член которой может быть безо всяких затруднений преобразован в любого из своих ближайших соседей, а вся последовательность ведет обратно от человеческого глаза к полному его отсутствию. Но мы пока не доказали, что подобная последовательность могла существовать в действительности. Нам требуется ответить еще на два вопроса.

Может ли быть так, что каждый член в нашем ряду гипотетических X, связывающем человеческий глаз с отсутствием какого бы то ни было глаза, возник благодаря случайной мутации своего предшественника?

На самом деле это вопрос из области эмбриологии, а не генетики. И он никакого отношения не имеет к тому вопросу, который волнует епископа Бирмингемского и прочих. Чтобы проявиться, мутация должна как-то повлиять на уже существующие процессы эмбрионального развития. Можно говорить о том, что в одних направлениях некоторые из этих процессов легко поддаются изменению, а в других, наоборот, крайне устойчивы к воздействию. К этой проблеме я еще вернусь в главе 11, сейчас же ограничусь тем, что вновь обращу внимание на разницу между малыми изменениями и большими. Чем меньшее изменение вы постулируете, чем меньше разница между X' и X'', тем правдоподобнее необходимая мутация с точки зрения эмбриологии. В предыдущей главе, исходя исключительно из соображений статистики, мы уже видели, что любая конкретная крупная мутация в силу самой своей природы менее вероятна, чем любая незначительная мутация. Следовательно, какие бы трудности ни создавал нам вопрос 4, мы по крайней мере можем быть уверены, что чем меньше мы зададим разницу между X' и X'', тем меньше будут эти трудности. Моя интуиция говорит мне, что – при условии достаточно малой разницы между соседями в нашем ряду ведущих к глазу промежуточных форм – необходимые мутации почти обязаны появиться. Ведь речь тут все время идет о незначительных количественных модификациях уже существующих процессов, происходящих при развитии организма. Не будем забывать, что, сколь бы ни был сложным эмбриологический статус-кво в каком-то отдельно взятом поколении, любое мутационное изменение этого статус-кво может быть ничтожно малым и простым.

Нам осталось ответить еще на один, последний вопрос.

Может ли каждый икс в нашем ряду, связывающем человеческий глаз с отсутствием какого бы то ни было глаза, функционировать достаточно хорошо, чтобы способствовать выживанию и размножению своего обладателя?

Как ни странно, многие люди считают очевидным, что правильным ответом на этот вопрос будет нет. Приведу в качестве примера отрывок из опубликованной в 1982 г. книги Фрэнсиса Хитчинга “Шея жирафа, или Где ошибся Дарвин”. Примерно те же самые слова можно было бы процитировать практически из любой брошюры свидетелей Иеговы, но я остановил свой выбор на этой книге, потому что весьма уважаемое издательство (Pan Books Ltd) сочло возможным ее напечатать, несмотря на огромное количество ошибок, выявить которые не составило бы труда любому безработному с биологическим образованием, даже неоконченным, если бы только издатель попросил его пролистать рукопись. (Больше всего мне понравилось, да простит мне читатель толику профессионального юмора, возведение профессора Джона Мэйнарда Смита в рыцарское звание и характеристика Эрнста Майра – этого убедительного и убежденного противника математических подходов в генетической науке, – как “верховного жреца” математической генетики).

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.

Примечания

1

Шекспир У. Гамлет, принц датский. Акт 3, сцена 2. Перевод Б. Л. Пастернака. – Прим. перев.

2

См.: Dawkins, R. (1989) The evolution of evolvability. In C. Langton (ed.) Artificial Life. New York: Addison-Wesley.