ГЛАВА 13 ЕСТЬ ВЕЛИЧИЕ В ЭТОМ ВЗГЛЯДЕ НА ЖИЗНЬ
ГЛАВА 13 ЕСТЬ ВЕЛИЧИЕ В ЭТОМ ВЗГЛЯДЕ НА ЖИЗНЬ
В отличие от своего деда-эволюциониста Эразма, чьими стихами на научную тематику (несколько неожиданно, я бы сказал) восхищались Вордсворт и Колридж, Чарлз Дарвин не был известен как поэт, но он создал лирическую кульминацию в последнем параграфе Происхождения Видов.
Таким образом, из борьбы в природе, из голода и смерти непосредственно вытекает самый высокий результат, какой мы в состоянии себе представить, - образование высших животных. Есть величие в этом взгляде на жизнь, с ее несколькими силами, которые были исходно вдохнуты в несколько форм или в одну; и что, пока эта планета обращалась согласно неизменному закону тяготения, из столь простого начала бесконечные формы, красивейшие и удивительнейшие, эволюционировали и эволюционируют.
Столь много уложено в это знаменитое высказывание, и я хочу подписаться под ним, разобрав строку за строкой.
"ИЗ БОРЬБЫ В ПРИРОДЕ, ИЗ ГОЛОДА И СМЕРТИ"
Как всегда ясно мыслящий, Дарвин распознал моральный парадокс в сердце своей великой теории. Он не жалел слов, - но он предложил смягчающее соображение, что природа не имеет злого умысла. Все просто следует из "законов, действующих вокруг нас", цитируя более раннее выражение в том же абзаце. Он сказал нечто подобное в конце Главы 7 "Происхождения": это, быть может, и не особенно убедительно с логической точки зрения, но мне кажется гораздо более удовлетворительной мысль, что такие инстинкты, как инстинкт молодой кукушки, выбрасывающей своих сводных братьев, инстинкт муравьев рабовладельцев, инстинкт личинок наездников, питающихся внутри живого тела гусеницы, представляют собой не специально дарованные или сотворенные инстинкты, а только небольшие следствия одного общего закона, обуславливающего прогресс всех органических существ, а именно размножения, варьирования, переживания наиболее сильных и гибели наиболее слабых.
Я уже упомянул отвращение Дарвина - широко разделяемое его современниками - к привычке самки осы-наездника жалить свою жертву, чтобы парализовать, но не убить ее, и таким образом сохранять мясо свежим для ее личинки, пока она поедает живую жертву изнутри. Дарвин, как Вы помните, не мог убедить себя, что милосердный создатель мог создать такие повадки. Но с естественным отбором на водительском сидении все становится ясным, понятным и логичным. Естественный отбор не заботится о каком-либо комфорте. Почему он должен это делать? Для того, чтобы что-то произошло в природе, есть единственное требование - чтобы то же самое событие в предшествующие времена помогало выживанию генов, способствующих ему. Генное выживание -достаточное объяснение жестокости ос и бесчувственного безразличия всей природы: достаточное - и устраивающее интеллект, хотя и не человеческое сострадание.
Да, есть величие в этом взгляде на жизнь, и даже своего рода величие в безмятежном безразличии природы к страданию, которое непреклонно следует за его руководящим принципом, выживанием самых приспособленных. Богословы могут здесь содрогнуться от этого отголоска знакомой уловки в теодицеи, в которой страдание понимается как неизбежный коррелят свободы воли. Биологи, к их части, ни коим образом не найдут, что " непреклонно" нисколько не является преувеличением, когда они размышляют - возможно, созвучно с линией рассуждений моего "красного флажка" в предыдущей главе - о биологической функции способности страдать. Если животные не страдают, кто-то недостаточно усерден в деле генного выживания.
Ученые являются людьми, и они в праве как любой другой осуждать жестокость и ненавидеть страдание. Но хорошие ученые вроде Дарвина признают, что с правдой о реальном мире, сколь угодно неприятной, нужно встретиться лицом к лицу. Более того, если мы собираемся допустить субъективные факторы, есть обаяние в суровой логике, распространяющейся на все живое, включая ос, нацеленных на нервные ганглии вдоль тела их жертвы, кукушек, выбрасывающих своих молочных братьев ("Thow mortherer heysugge on y braunche"), муравьев-рабовладельцев, и в простодушном - или скорее бездушном - безразличии к страданию, проявляемое всеми паразитами и хищниками. Дарвин всеми силами искал утешения, когда закончил свою главу о борьбе за выживание этими словами:
Все, что мы можем сделать, - это никогда не упускать из вида, что каждое органическое существо напрягает силы для увеличения численности в геометрической прогрессии; что каждое из них в каком-нибудь периоде их жизни, в какое-нибудь время года, в каждом поколении или с перерывами вынуждено бороться за жизнь и испытывать значительное истребление. Размышляя об этой борьбе, мы можем утешать себя уверенностью, что эти столкновения в природе имеют свои перерывы, что при этом не испытывается никакого страха, что смерть обыкновенно разит быстро и что сильные, здоровые и счастливые выживают и множатся.
Казнить гонца является одним из наиболее глупых недостатков человечества, и это лежит в основе доброй части оппозиции эволюции, о чем я упоминал во Введении. "Объясните детям, что они являются животными и они будут вести себя как животные. " Даже если бы было правдой, что эволюция, или преподавание эволюции, поощряет безнравственность, это не значило бы, что теория эволюции ложна. Совершенно удивительно, как многие люди не могут понять этот простой момент логики. Заблуждение настолько распространено, что оно даже имеет название, argumentum ad consequentiam - посылка X истинна (или ложна), из-за того, насколько мне нравятся (или не нравятся) ее следствия.
"ВЫСОЧАЙШИЙ РЕЗУЛЬТАТ, КОТОРЫЙ МЫ СПОСОБНЫ ПРЕДСТАВИТЬ"
Действительно ли "образование высших животных" является "самым высоким результатом", который мы способны представить"? Самым высоким? Действительно? Не существуют ли еще более высокие? Искусство? Духовность? Ромео и Джульетта? Общая теория относительности? Хоровая симфония? Сикстинская капелла? Любовь?
Вы должны помнить, что при всей своей личной скромности Дарвин вынашивал высокие амбиции. Согласно его мировоззрению, все в человеческом разуме, все наши эмоции и духовные притязания, искусство и математика, философия и музыка, все достижения интеллекта и духа сами являются порождением того же процесса, который породил высших животных. Вопрос не только в том, что без эволюционировавших мозгов духовность и музыка были бы невозможны. Более показательно, что мозги отбирались естественным образом на увеличение в способностях и силе, по прагматическим причинам, пока такие более высокие способности интеллекта и духа не возникли как побочный продукт и не расцвели в культурной среде, предоставленной групповым проживанием и языком. Дарвинистское мировоззрение не умаляет высокие человеческие способности, не "понижает" их до уровня пренебрежения. Оно даже не претендует на то, чтобы объяснить их на том уровне, который будет казаться особенно удовлетворительным, способом, который, делает удовлетворительным дарвинистское объяснение, скажем, гусеницы, подражающей змее. Оно, однако, действительно претендует на то, чтобы раскрыть непостижимую - даже недостойную стараний ее постичь - тайну, которая должна была преследовать все додарвиновские попытки понять живое.
Но Дарвин не нуждается ни в какой моей защите, и я обойду молчанием вопрос, является ли образование высших животных самым высоким результатом, какой мы в состоянии себе представить, или просто очень совершенным объектом. Однако, о чем это утверждение? Возникновение высших животных "непосредственно следует" из борьбы в природе, из голода и смерти? Что ж, да, следует. Оно непосредственно вытекает, если Вы понимаете рассуждения Дарвина, но никто не понимал этого до девятнадцатого столетия. И многие до сих пор их не понимают, или, возможно, отказываются понимать. Нетрудно увидеть почему. Когда Вы думаете об этом, наше собственное существование вместе со своей последарвиновской объяснимостью оказывается кандидатом на самый удивительный факт, о котором каждому из нас приходится размышлять когда-либо во всей своей жизни. Я дойду до этого вскоре.
"БЫЛИ ИСХОДНО ВДОХНУТЫ»
Я потерял счет разгневанным письмам, полученным мной от читателей предыдущей книги, призывающих меня к ответу за преднамеренное, как считают их авторы, опускание жизненно важного слова "Творцом" после "вдохнуты". Не искажаю ли я умышленно намерений Дарвина? Эти рьяные корреспонденты забывают, что великая книга Дарвина прошла через шесть изданий. В первом издании высказывание таково, каким я привел его здесь. По-видимому, под давлением религиозного лобби, Дарвин вставил "Творцом" во второе и все последующие издания. Если нет очень серьезных оснований для обратного, цитируя "Происхождение видов", я всегда обращаюсь к первому изданию. Причина отчасти состоит в том, что моя собственная копия этого исторического издания тиражом в 1 250 экземпляров является частью моего самого дорогого имущества, подаренная мне моим благотворителем и другом Чарльзом Симони.
Но и потому, что первое издание является наиболее исторически важным. Именно это издание нанесло удар в Викторианское солнечное сплетение и вышибло дух столетий. Кроме того, более поздние издания, особенно шестое, потворствовали не просто общественному мнению. В попытке ответить различным просвещенным, но введенным в заблуждение критикам первого издания, Дарвин отступал и даже полностью изменял свои позиции по ряду важных пунктов, в которых изначально был прав. Поэтому и "были исходно вдохнуты" без упоминания о каком-либо Творце.
Похоже, Дарвин сожалел об этой подачке религиозному мнению. В письме от 1863 года своему другу ботанику Джозефу Хукеру он говорил, "Но я уже давно сожалею, что уступил общественному мнению и употребил термин сотворения из Пятикнижия, под которым я на самом деле только подразумеваю "появление" через какой-то совершенно неизвестный процесс". Под "термином из Пятикнижия" Дарвин подразумевает здесь слово "сотворение". Контекстом, как объясняет Фрэнсис Дарвин в своем издании писем отца 1887 года, было то, что Дарвин писал, чтобы поблагодарить Хукера за одолженный обзор книги Карпентера, в котором анонимный рецензент говорил о "творческой силе... которую Дарвин мог выразить только в терминах Пятикнижия, таких как первозданная форма, "в которую жизнь изначально была вдохнута". Сегодня нам стоило бы обойтись и без "изначально вдохнутой". Что подразумевалось под "должно было вдохнуто"? По-видимому, подразумевалось своего рода дыхание жизни, но что это могло бы означать?
Чем строже мы смотрим на границу между живым и неживым, тем более неуловимым становится это различие. У жизни, живого, как предполагалось, было своего рода яркое, пульсирующее свойство, некоторая жизненная сущность - звучащая еще более таинственно будучи выражено по-французски: elan vital [жизненный порыв]. Жизнь, казалось, сделана из специальной живой субстанции, варева ведьмы, называвшегося "протоплазмой". Профессор Челленджер , вымышленный персонаж Конан Дойла, еще более экстравагантный, чем Шерлок Холмс, обнаружил, что Земля была живым, своего рода гигантским морским ежом, чей панцирь является корой, которую мы видим, и чье ядро состоит из чистой протоплазмы. Вплоть до середины двадцатого века считалось, что жизнь качественно выходит за рамки физики и химии. Теперь нет. Различие между жизнью и нежизнью является вопросом не субстанции, а информации. Живые существа содержат потрясающие количества информации. Большая часть информации закодирована в цифровой форме в ДНК, и есть также значительное количество, закодированное другими способами, как мы сейчас увидим.
В случае ДНК мы довольно хорошо понимаем, как информационное содержимое накапливается в течение геологического времени. Дарвин назвал это естественным отбором, и мы можем выразить это более точно: неслучайное выживание информации, кодирующей эмбриологические рецепты этого выживания. Само собой разумеется, нужно ожидать, что рецепты своего собственного выживания будут иметь тенденцию выживать. Особенностью ДНК является то, что она выживает не в своей материальной сущности, а в форме неограниченного ряда копий. Поскольку существуют случайные ошибки в копировании, новые варианты могут выживать даже лучше, чем их предшественники, поэтому база данных информации, кодирующей рецепты выживания, улучшается с течением времени. Такие усовершенствования будут проявляться в форме лучших тел и других приспособлений и устройств для сохранения и распространения этой закодированной информации. На практике сохранение и распространение информации ДНК будет, как правило, означать выживание и воспроизводство содержащих ее тел. Именно на уровне тел, их выживания и воспроизводства работал сам Дарвин. Закодированная информация внутри них подразумевалась в его мировоззрении, но не была явно выражена до двадцатого столетия.
Генетическая база данных станет хранилищем информации об окружающей среде прошлого, окружающей среде, в которой предки выживали и передавали гены, помогавшие им сделать это. В той степени, в которой настоящая и будущая окружающая среда напоминают среду из прошлого (и в основном они напоминают), эта "генетическая книга мертвых" окажется полезным руководством для выживания в настоящем и будущем. Хранилище той информации в любой момент будет пребывать в отдельных телах, но в дальнейшей перспективе, поскольку размножение является половым, и ДНК перетасовывается от тела к телу, базой данных инструкций выживания будет генофонд вида.
Геном каждой особи, в любом поколении, будет выборкой из базы данных вида. У различных видов будут различные базы данных из-за различий миров их предков. База данных в генофонде верблюдов закодирует информацию о пустынях и как в них выживать. ДНК в генофонде крота будет содержать инструкции и советы для выживания в темной, сырой почве. ДНК в генофонде хищника будет содержать все больше информации о добыче, ее приемах избегания поимки и как ее перехитрить. ДНК в генофонде добычи со временем станет содержать информацию о хищниках и как их избежать и опередить. ДНК во всех генофондах содержит информацию о паразитах и как сопротивляться их пагубным вторжениям.
Информация о том, как поступать в настоящем, чтобы выжить в будущем, обязательно черпается из прошлого. Неслучайное выживание ДНК в телах предков - очевидный путь, которым информация из прошлого записывается для будущего использования, и это маршрут, которым накоплена первичная база данных ДНК. Но в дальнейшем есть три пути, которыми информация о прошлом архивируется таким образом, что ее можно использовать для улучшения будущих возможностей выживания. Это иммунная система, нервная система и культура. Наряду с крыльями, легкими и всеми другими органами для выживания, каждая из трех вторичных систем сбора информации в конечном счете подготовлена первичной: естественным отбором ДНК. Мы могли бы вместе называть их четырьмя системами " памяти".
Первая память - ДНК-хранилище предковых методов выживания, написанных на движущемся свитке, которым является генофонд вида. Так же, как унаследованная база данных ДНК делает запись текущих деталей предковой окружающей среды и как в ней выжить, иммунная система, "вторая память", делает то же самое в отношении болезней и других повреждений тела в течение времени жизни особи. Эта база данных прошлых болезней и как их пережить уникальна для каждой особи и написана репертуаром белков, которые мы называем антителами - одна популяция антител для каждого патогена (организма, вызывающего болезнь), точно приспособленная прошлым "опытом", с белками характеризующими патоген. Как и многие дети моего поколения, я пережил корь и ветрянку. Мое тело "помнит" "опыт", воспоминания воплощены в белках антител наряду с остальной частью моей личной базы данных побежденных ранее захватчиков. У меня, к счастью, никогда не было полиомиелита, но медицинская наука умно разработала технику прививок для того, чтобы привить ложные "воспоминания" о никогда не перенесенных болезнях. Я никогда не заболею полиомиелитом, потому что мое тело "думает", что болело им в прошлом, и моя база данных иммунной системы оборудована соответствующими антителами, "заставленная обманом", с помощью инъекции безопасной версии вируса, создавать их. Восхитительно, что, как показала работа различных медицинских ученых, Нобелевских лауреатов, база данных иммунной системы сама строится квазидарвинистским процессом случайной вариации и неслучайного отбора. Но в этом случае неслучайный отбор - отбор не тел на их способность выживать, а белков в теле на их способность обволакивать или как-либо по-другому нейтрализовывать вторгшиеся белки.
Третья память - та, о которой мы обычно думаем, когда мы используем это слово: та память, которая располагается в нервной системе. С помощью механизмов, которые мы полностью еще не понимаем, наши мозги сохраняют память прошлых событий параллельно с "памятью" антител о прошлых болезнях и "памятью" ДНК (поскольку мы можем ее так расценивать) о смертях и успехах предков. Упрощенно третья память работает благодаря процессу проб и ошибок, который можно понимать как еще одну аналогию естественного отбора. В поисках пищи животное может "испробовать" различные действия. Хотя не строго случайная, эта пробная стадия - приемлемая аналогия с генетической мутацией. Аналогией с естественным отбором является "подкрепление", система поощрений (положительное подкрепление) и наказаний (отрицательное подкрепление). Действие, такое как переворачивание сухих листьев (проба), оказывается, приносит личинок жуков и мокриц, скрывающихся под листьями (поощрение). У нервной системы есть правило, которое гласит, "Любое пробное действие, сопровождаемое поощрением, должно быть повторено. Любое пробное действие, которое не сопровождается ничем, или, еще хуже, сопровождается наказанием, например, причиняет боль, не должно быть повторено".
Но память мозга идет намного дальше, чем этот квазидарвинистский процесс неслучайного выживания вознаграждаемых действий и устранения наказуемых в репертуаре животного. Память мозга (никакой потребности в кавычках здесь нет, потому что это -первоначальное значение слова), по крайней мере в случае человеческих мозгов, обширна и ярка. Она содержит детальные сцены, представленные во внутренней репрезентации всех пяти чувств. Она содержит списки лиц, мест, мелодий, социальных обычаев, правил, слов. Она Вам внутренне знакома, поэтому мне нет никакой необходимости тратить слова, чтобы передать что она такое, кроме как отметить замечательный факт, что словарь слов, которым располагаю я для того, чтобы писать, и идентичный, или, по крайней мере сильно совпадающий словарь, которым располагаете Вы, для того, чтобы читать, находятся в одной и той же обширной нейронной базе данных, наряду с синтаксическим аппаратом для того, чтобы составить их в предложения и расшифровывать их.
Кроме того, эта третья память, та, что в мозге, породила четвертую. База данных в моем мозге содержит больше, чем просто запись происшествий и ощущений моей личной жизни - хотя это было пределом, на начальных этапах эволюции мозга. Ваш мозг содержит коллективные воспоминания, унаследованные негенетически от прошлых поколений, переданные устно, или в книгах, или, в настоящее время, в Интернете. Мир, в котором мы с Вами живем, намного богаче благодаря тем, кто шел перед нами и вписал свои влияния в базу данных человеческой культуры: Ньютону и Маркони, Шекспиру и Стейнбеку, Баху и "Битлз", Стефенсону и братьям Райт, Дженнеру и Солку, Кюри и Эйнштейну, фон Нейману и Бернерс-Ли. И, конечно, Дарвину.
Все четыре памяти являются частью, или проявлением, огромной суперструктуры аппарата выживания, которая была первоначально, и в первую очередь, создана дарвиновским процессом неслучайного выживания ДНК.
’В НЕСКОЛЬКО ФОРМ ИЛИ В ОДНУ»
Дарвин был прав, воздерживаясь от категоричности, но сегодня мы вполне уверенны, что все живущие существа на этой планете происходят от одного предка. Свидетельством, как мы видели в Главе 10, является то, что генетический код универсален, едва ли не идентичен у всех животных, растений, грибов, бактерий, археев и вирусов. Словарь из 64 слов, благодаря которому трехбуквенные слова ДНК переводятся в двадцать аминокислот и один знак препинания, означающий "начинай читать здесь" или, "прекращай читать здесь", является одним и тем же словарем из 64 слов, куда бы Вы ни глянули в царствах живого (с одним или двумя исключениями, слишком незначительными, чтобы разрушить общее правило). Если бы, скажем, были обнаружены некоторые фантастические, аномальные микробы, названные харумскариотами, которые не использовали бы ДНК вообще, или не использовали бы белки, или использовали бы белки, но собирали их из другого набора аминокислот чем известные двадцать, или которые использовали бы ДНК, но не триплетный код, или триплетный код, но не тот же словарь из 64 слов - если бы любое из этих условий было соблюдено, то мы могли бы предположить, что жизнь произошла дважды: однажды в случае харумскариот и однажды в случае остальной жизни. Насколько мог знать Дарвин - в действительности, насколько мог знать кто-либо до открытия ДНК - у некоторых живых существ могли бы быть свойства, которые я здесь приписал харумскариотам, и в этом случае его "в несколько форм" было бы оправдано.
Действительно ли возможно, чтобы два независимых истока жизни могли бы оба натолкнуться на один и тот же код из 64 слов? Очень маловероятно. Для того, чтобы это было вероятным, у существующего кода должны были быть сильные преимущества перед альтернативными кодами, и должен быть плавный уклон усовершенствований к нему, уклон, чтобы естественный отбор мог взобраться наверх. Оба этих условия невероятны. Фрэнсис Крик первым предположил, что генетический код - это "застывшая случайность" ["замороженный случай"], который, однажды установившись с трудом, поддается или не поддается изменению. Рассуждение интересно. Любая мутация в самом генетическом коде (в отличие от мутаций в генах, которые им закодированы) тотчас имела бы катастрофический эффект не только в одном месте, но и повсюду в целом организме. Если бы какое-нибудь слово в словаре из 64 слов изменило бы свое значение, то это бы привело к обозначению другой аминокислоты, и чуть ли не каждый белок в теле тотчас изменился бы, вероятно, во многих местах по всей своей длине. В отличие от обычной мутации, той, которая может, скажем, немного удлинить ногу, укоротить крыло или сделать темнее глаз, изменение в генетическом коде изменит все сразу, повсюду в теле, и это грозит катастрофой. Различные теоретики придумали остроумные варианты для особых обстоятельств, в которых мог бы эволюционировать генетический код: обстоятельств, в которых, цитируя одну из их работ, застывшая случайность могла бы "растаять". Заинтересованный как и они, я думаю, почти бесспорно, что каждое живое существо, чей генетический код был проверен, происходит от одного общего предка. Независимо от того, насколько сложны и различны программы высокого уровня, лежащие в основе различных форм жизни, все они, по сути, написаны на одном и том же машинном языке.
Конечно, мы не можем исключить возможность, что другие языки программирования могли возникнуть и у других существ, которые теперь вымерли - аналогов моих харумскариот. И физик Пол Дэвис привел разумное рассуждение, что мы в действительности не очень старались выяснить, существуют ли какие-нибудь харумскариоты (он, конечно, не использует это слово), не вымершие, но все еще скрывающиеся в каких-нибудь последних редутах нашей планеты. Он признает, что это не очень вероятно, но утверждает - немного в духе человека, который ищет свои ключи под уличным фонарем, а не там, где он их потерял - что намного легче и дешевле тщательно искать на нашей планете, чем путешествовать на другие планеты и искать там. Тем временем, я не против отметить мои личные ожидания, что профессор Дэвис ничего не найдет, и что все сохранившиеся формы жизни на этой планете используют один и тот же машинный код, и все произошли от одного предка.
"ПОКА ЭТА ПЛАНЕТА ОБРАЩАЛАСЬ СОГЛАСНО НЕИЗМЕННОМУ ЗАКОНУ ТЯГОТЕНИЯ"
Люди знали о циклах, управляющих нашими жизнями, задолго до того, как мы их поняли. Самым очевидным циклом является цикл дня и ночи. У объектов, плывущих в космосе или находящихся на орбите вокруг других объектов под действием закона гравитации, есть природная тенденция вращаться вокруг своей собственной оси. Есть исключения, но наша планета не является одним из них. Ее период вращения сейчас - двадцать четыре часа (прежде она вращалась быстрее), и мы испытываем это, конечно, по мере того как ночь следует за днем.
Поскольку мы живем на относительно массивном теле, мы представляем себе силу тяжести прежде всего как силу, которая тянет все к центру этого тела, ощущаемого нами как "низ". Но сила тяжести, как первым понял Ньютон, имеет повсеместное действие, удерживающее тела повсюду во вселенной на полупостоянной орбите вокруг других тел. Мы испытываем это как ежегодный сезонный цикл по мере обращения нашей планеты вокруг Солнца. Поскольку ось, вокруг которой вращается наша планета, наклонена относительно оси обращения вокруг Солнца, мы испытываем более длинные дни и более короткие ночи в течение половины года, когда полушарие, на котором нам посчастливилось жить, наклонено к Солнцу, в период, достигающий кульминации летом. И мы переживаем более короткие дни и более длинные ночи в течение другой половины года, в период, который в противоположность ему мы называем зимой. В течение зимы в нашем полушарии лучи солнца, когда они достигают нас вообще, делают это под меньшим углом. Угол падения распределяет зимние солнечные лучи более скупо на более обширную область, чем те же лучи покрыли бы летом. Получение меньшего количества фотонов на квадратный дюйм ощущается как больший холод. Меньше фотонов на зеленый лист означает меньше фотосинтеза. Более короткие дни и более длинные ночи имеют тот же эффект. Зима и лето, день и ночь, нашими жизнями управляют циклы, как сказал Дарвин - и Книга Бытия до него: "впредь во все дни земли сеяние и жатва, холод и зной, лето и зима, день и ночь не прекратятся".
Сила тяжести содействует другим циклам, которые также имеют значение для жизни, хотя они менее очевидны. В отличие от других планет, имеющих много спутников, часто довольно маленьких, Земля, так случилось, обладает одним большим спутником, который мы называем Луной. Она достаточно большая, чтобы сама по себе оказывать существенное гравитационное воздействие. Мы ощущаем его в основном как приливный цикл: не только довольно быстрый цикл, по мере ежедневно прибывающих и спадающих приливов, но и более медленный ежемесячный цикл сизигийного и квадратурного прилива, который вызван взаимодействиями между гравитационными эффектами Солнца и обращающейся по ежемесячной орбите Луны. Эти приливные циклы особенно важны для морских и прибрежных организмов, и люди задавались довольно невероятным вопросом, не сохранилась ли какой-нибудь память вида о нашем морском происхождении в наших ежемесячных репродуктивных циклах. Он может быть неправдоподобным, но это является предметом интригующих размышлений, насколько отличной была бы жизнь, если бы у нас на орбите не было Луны. Было даже предположение, снова же невероятное по моему мнению, что жизнь без Луны была бы невозможна.
Что было бы, если бы наша планета не вращалась вокруг своей оси? Если бы она была подолгу повернута одной стороной к солнцу, как Луна к нам, то половина с постоянным днем была бы пекущим адом, в то время как половина с постоянной ночью была бы невыносимо холодной. Смогла бы жизнь выжить в промежуточной сумеречной полосе, или, возможно, спрятанная глубоко в земле? Я сомневаюсь, что она бы возникла в таких неблагоприятных условиях, но если бы Земля постепенно замедляла вращение до остановки, было бы много времени, чтобы приспособиться, и не является неправдоподобным, что по крайней мере некоторые бактерии могли бы преуспеть.
Что, если бы Земля вращалась, но вокруг оси, которая не была бы наклонена? Я сомневаюсь, что это исключало бы жизнь. Не было бы никакого летне-зимнего цикла. Летние и зимние условия зависели бы от широты и высоты, но не от времени. Зима была бы постоянным сезоном, переживаемым существами, живущими или близко к любому из двух полюсов, или высоко в горах. Я не вижу, почему это должно исключить жизнь, но жизнь без сезонов была бы менее интересной. Не было бы никакого стимула мигрировать или размножаться в любое конкретное время года, а не в любое другое, или сбрасывать листья, или линять, или впадать в спячку.
Если бы планета не обращалась по орбите вокруг звезды вообще, то жизнь была бы совершенно невозможна. Единственная альтернатива движению на орбите вокруг звезды - это нестись через вакуум -темный, близкий к температуре абсолютного нуля, в одиночестве и вдалеке от источника энергии, позволяющего жизни струиться против течения, временно и локально, против термодинамического потока. Фраза Дарвина "обращалась согласно неизменному закону тяготения" - это не больше, чем просто поэтический прием, чтобы выразить неумолимый и невообразимо протяженный ход времени.
Находиться на орбите звезды - единственный способ, при котором тело может оставаться на относительно неизменном расстоянии от источника энергии. Около любой звезды - и наше солнце является типичным - есть ограниченная зона, омываемая теплом и светом, где эволюция жизни возможна. По мере перемещения от звезды в космос эта пригодная для жизни зона быстро убывает, следуя известному закону обратных квадратов. Таким образом, свет и тепло уменьшаются не прямо пропорционально расстоянию от звезды, а пропорционально квадрату расстояния. Нетрудно понять, почему так должно быть. Представьте себе концентрические сферы увеличивающегося радиуса, со звездой в центре. Энергия, излучаемая звездой, попадает на внутреннюю часть сферы и "распределяется" равномерно на каждый квадратный дюйм внутренней поверхности сферы. Площадь поверхности сферы пропорциональна квадрату радиуса. Так, если сфера A вдвое дальше от звезды, чем сфера B, то одно и то же число фотонов должно быть "распределено" по вчетверо большей площади. Вот почему Меркурий и Венера, планеты, наиболее близкие к центру нашей солнечной системы, очень жаркие, в то время как внешние, такие как Нептун и Уран - холодные и темные, хотя все же не столь холодные и темные как открытый космос.
Второй закон термодинамики гласит, что, хотя энергия не может быть ни создана, ни уничтожена, она может - должна в закрытой системе - становится менее способной делать полезную работу: именно это имеется в виду, когда говорят, что "энтропия" увеличивается. "Работа" включает, например, перекачку воды в гору или - химический аналог - извлечение углерода из атмосферного углекислого газа и использование его в тканях растения. Как уже разбиралось в Главе 12, оба эти результата могут быть достигнуты, только если энергия питает систему, например электрическая энергия приводит в действие водяной насос, или солнечная энергия движет синтез сахара и крахмала в зеленом растении. Как только вода будет закачана на вершину горы, она будет иметь тенденцию течь под гору, и часть энергии ее нисходящего потока может быть использована, чтобы привести в действие водяное колесо, которое может выработать электричество, которое может заставить электромотор накачать часть этой воды в гору снова: но только часть! Часть энергии всегда теряется - хотя никогда не уничтожается. Вечный двигатель (Вы не сможете сказать это слишком категорично) невозможен.
В химии жизни углерод, извлеченный из воздуха движимыми солнцем химическими реакциями "в гору" в растениях, может быть сожжен, чтобы выпустить часть энергии. Мы можем буквально сжечь его в форме угля, который Вы можете себе представить как сохраненную солнечную энергию, поскольку она была помещена туда солнечными панелями давно умерших растений в каменноугольном периоде и в другие прошедшие времена. Или энергия может быть выпущена более управляемым способом, чем фактическое горение. В живых клетках, и растений, и животных, поедающих растения, или животных, поедающих животных, которые едят растения (и т.д.), созданные солнцем соединения углерода "медленно сжигаются". Вместо того, чтобы буквально вспыхивать пламенем, они отдают свою энергию удобной для использования струйкой, где она работает контролируемым образом, приводя в действие химические реакции "в гору". Неизбежно часть этой энергии тратится впустую в виде тепла - если бы этого не было, то у нас был бы вечный двигатель, который (Вы не можете говорить это слишком часто) невозможен.
Почти вся энергия во вселенной неуклонно деградирует от форм, способных к выполнению работы, к формам, неспособным к ее выполнению. Происходит выравнивание, смешивание, пока в конечном счете вся вселенная не успокоится в однообразной, (буквально) не отмеченной событиями "тепловой смерти". Но пока вселенная в целом мчится под гору к своей неизбежной тепловой смерти, существует возможность для маленьких количеств энергии вести небольшие локальные системы в противоположном направлении. Вода из моря поднимается в воздух в виде облаков, которые позже оседают водой на горных вершинах, с которых она бежит под гору в ручьях и реках, которые могут приводить в движение водяные колеса или электростанции. Энергия для подъема воды (и, следовательно, для запуска турбин на электростанциях) поступает от Солнца. Это не является нарушением Второго Закона, поскольку энергия постоянно подается от Солнца. Энергия Солнца делает нечто подобное в зеленых листьях, локально приводя в действие химические реакции "в гору", чтобы создавать сахар и крахмал, ткани растения и целлюлозу. В конечном итоге растения умирают или могут быть съедены сначала животными. Захваченная солнечная энергия имеет возможность просачиваться через многочисленные каскады и через длинную и сложную пищевую цепь, достигающую кульминации в бактериальном или грибковом разложении растений или животных, что продолжает пищевую цепь. Или часть ее может быть накоплена под землей, сначала как торф, а затем как уголь. Но всеобщая тенденция к конечной тепловой смерти никогда не обращается вспять. В каждом звене пищевой цепи и в каждом тонко струящемся каскаде в каждой клетке часть энергии деградирует в бесполезную. Вечные двигатели... хорошо, достаточно повторять, но я не буду извиняться за цитирование, как я сделал по крайней мере в одной предыдущей книге, изумительного высказывания сэра Артура Эддингтона на эту тему:
Если кто-то указывает Вам, что Ваша любимая теория вселенной противоречит уравнениям Максвелла - тогда тем хуже для уравнений Максвелла. Если обнаруживается противоречие наблюдениям - что ж, эти экспериментаторы действительно иногда совершают промахи. Но если Ваша теория, оказывается, выступает против второго закона термодинамики, я не могу Вас обнадежить; ей не остается ничего, кроме краха в глубочайшем унижении.
Когда креационисты говорят, как они часто делают, что теория эволюции противоречит второму закону термодинамики, они говорят нам не больше, чем то, что они не понимают второй закон (мы уже знаем, что они не понимают эволюции). Нет никакого противоречия, из-за солнца!
Вся система, говорим ли мы о жизни или о воде, поднимающейся в облака и падающей снова, в конечном счете зависит от постоянного притока энергии от солнца. Никогда фактически не нарушая законов физики и химии - и, конечно, никогда не нарушая второй закон -энергия солнца поддерживает жизнь, вытягивая все возможное из законов физики и химии, чтобы эволюционировали потрясающие достижения сложности, разнообразия, красоты и странной иллюзии статистического неправдоподобия и преднамеренного дизайна. Поэтому убедительность состоит в том, что иллюзия, которая дурачила наши самые великие умы в течение многих столетий, пока на сцене не появился Чарльз Дарвин. Естественный отбор - насос невероятности: процесс, который порождает статистическую невероятность. Он систематически захватывает то меньшинство случайных изменений, которое дает то, что требуется для выживания, и накапливает его, шажок за крохотным шажком в невообразимом масштабе времени, пока эволюция, в конечном итоге, не поднимется в горы невероятности и разнообразия, пики, высота которых и размах, кажется, не знают предела, на метафорическую гору, которую я назвал "Горой Невероятного". Насос невероятности естественного отбора, двигая сложность живого, поднимается на "Гору Невероятного", своего рода статистический эквивалент солнечной энергии, поднимающей воду на вершину обычной горы. Все большая сложность живого эволюционирует лишь потому, что естественный отбор локально движет ее от статистически вероятного к невероятному. А это возможно только из-за непрерывного обеспечения энергией от Солнца.
«ИЗ СТОЛЬ ПРОСТОГО НАЧАЛА»
Мы немало знаем о том, как эволюция работала с того времени, как началась, гораздо больше, чем знал Дарвин. Но мы знаем не намного больше, чем Дарвин, о том, где и как она началась изначально. Эта книга о свидетельствах, и у нас нет никаких свидетельств, касающихся того исторического события, которое было началом эволюции на этой планете. Оно могло быть событием величайшей редкости. Это должно было произойти только однажды, и, насколько нам известно, это произошло только однажды. Возможно даже, что это произошло только однажды во всей вселенной, хотя относительно этого я сомневаюсь. Одно мы можем сказать на основе чистой логики, а не свидетельств, что Дарвин был достаточно разумен, чтобы сказать " из столь простого начала". Противоположностью простому является статистически невероятное. Статистически невероятные вещи спонтанно не возникают: именно это значит "статистически невероятное". Начало должно было быть простым, и эволюция путем естественного отбора является все еще единственным известным нам процессом, через который простые начала могут стать источником сложных результатов.
Дарвин не обсуждал, как началась эволюция, в "О происхождении видов ". Он думал, что проблема выходит за рамки науки его времени. В письме Хукеру, которое я цитировал ранее, Дарвин продолжал говорить: "Это просто чушь, думать в настоящее время о происхождении жизни, с таким же успехом можно думать о происхождении материи". Он не исключил возможности того, что проблема в конечном счете будет решена (на самом деле, проблема происхождения материи в значительной степени была решена), но только в отдаленном будущем: "Пройдет какое-то время, прежде чем мы увидим "слизь, протоплазму, и т.п. ", порождающую новых животных.
В этом месте в своем издании писем отца, Фрэнсис Дарвин вставил сноску, говорящую нам:
На ту же тему мой отец писал в 1871 году: "Часто говорят, что сейчас присутствуют все условия для первого возникновения живого организма, которые когда-либо могли присутствовать. Но если (и О! какое большое если!) мы могли бы вообразить себя в некотором теплом небольшом пруду, с наличием всех видов аммиачных и фосфорных солей, света, тепла, электричества, и т.д., химически сформировались бы белковые структуры, готовые к более сложным изменениям, то в наши дни такое вещество немедленно было бы съедено или поглощено, чего никогда не произошло бы до формирования живых существ".
Чарльз Дарвин здесь делает две весьма различные вещи. С одной стороны, он представлял свое единственное предположение о том, как жизнь, возможно, возникла (пассаж со знаменитым "небольшим теплым прудом"). С другой стороны, он освобождал современную науку от иллюзорных надежд на наблюдение этого события, воспроизведенного на наших глазах. Даже если "все условия для первого возникновения живого организма" сейчас наличествуют, любое такое новое возникновение "немедленно было бы съедено или поглощено" (предположительно бактериями, для этого добавления у нас сегодня есть серьезные основания), "чего никогда не произошло бы до формирования живых существ".
Дарвин написал это спустя семь лет после того, как Луи Пастер сказал на лекции в Сорбонне, "Никогда доктрина спонтанного зарождения не оправится от смертельного удара, который нанес этот простой эксперимент". Тем простым экспериментом был эксперимент, в котором Пастер показал, вопреки популярному в то время ожиданию, что бульон, отрезанный от доступа микроорганизмов, не прокиснет.
Демонстрации, подобные Пастеровским, иногда цитируются креационистами в качестве свидетельства в их пользу. Этот ложный силлогизм звучит следующим образом: "Самозарождение ни разу в наши дни не наблюдалось. Поэтому возникновение жизни невозможно". Замечание Дарвина 1871 года было разработано именно как ответный удар на такую нелогичность. Очевидно, что самозарождение жизни - очень редкое событие, но оно должно было случиться однажды, и это так, независимо от того, считаете ли вы первичное самозарождение естественным или сверхъестественным событием. Вопрос о том, насколько редким событием является возникновение жизни, довольно интересен, и я к нему вернусь.
Первые серьезные попытки представить, как могла возникнуть жизнь, Опарина в России и (независимо) Холдейна в Англии, обе начались с отрицания того, что условия для первого образования жизни все еще имеются. Опарин и Холдейн предположили, что ранняя атмосфера могла очень отличаться от современной. В частности, не должно было быть свободного кислорода, и атмосфера таким образом - как ее загадочно называют химики - была "восстановительной" атмосферой. Мы сейчас знаем, что весь свободный кислород в атмосфере - продукт жизни, а именно растений - и очевидно, не является частью первоначальных условий, в которых жизнь возникла. Кислород наводнил атмосферу как загрязняющая примесь, даже яд, пока естественный отбор не сформировал живые существа, процветающие на этом веществе, и более того, задыхающиеся без него. "Восстановительная" атмосфера вдохновила самую известную экспериментальную атаку на проблему происхождения жизни, колбу Стэнли Миллера, наполненную простыми элементами, которые бурлили и искрились в течение всего лишь недели, прежде чем произвести аминокислоты и других предвестников жизни.
"Небольшой теплый пруд" Дарвина, вместе с варевом ведьмы, состряпанным Миллером, которого он вдохновил, в настоящее время часто отвергается как преамбула к выдвижению некоторой предпочитаемой альтернативы. Правда в том, что нет полного согласия. Несколько многообещающих идей были предложены, но нет никаких решающих свидетельств, которые убедительно указывали бы на одну конкретную. В предыдущих книгах я уделял внимание различным интересным возможностям, включая теорию неорганических кристаллов глины Грэма Кэрнс-Смита, и более современное модное представление, что условия, при которых впервые возникла жизнь, были близкими к гадейским условиям обитания сегодняшних "термофильных" бактерий и архей, некоторые из которых процветают и размножаются в горячих источниках, которые буквально кипят. Сегодня, большинство биологов движутся в направлении "Теории Мира РНК", и по причине, которую я нахожу весьма убедительной.
У нас нет никаких свидетельств того, каков был первый шаг в создании жизни, но мы действительно знаем род шага, которым он должен был быть. Он должен был быть тем, что запустило бы естественный отбор. До этого первого шага виды улучшения, которые только естественный отбор может достичь, были невозможны. И это означает, что этим ключевым шагом было возникновение в каком-то, пока неизвестном, процессе самореплицирующейся сущности. Саморепликация порождает борьбу в популяции сущностей, которые конкурируют друг с другом за возможность репликации. Поскольку ни один процесс копирования не является совершенным, популяция неизбежно придет к вариации и, если в популяции репликаторов существуют варианты, у которых есть то, что требуется для успеха, они станут преобладающими. Это естественный отбор, и он не мог начаться, пока не появилось первая самореплицирующаяся сущность.
Дарвин, в своем параграфе о "теплом небольшом пруде", размышлял, что ключевым событием в происхождении жизни, возможно, было непосредственное возникновение белка, но это, оказывается менее перспективным, чем большинство идей Дарвина. Не то, чтобы белки не имели жизненно важного значения для живого. Мы видели в Главе 8, что у них есть очень особое свойство скручиваться и формировать трехмерные объекты, точная форма которых определена одномерной последовательностью их составных элементов, аминокислот. Мы также видели, что та же самая точная форма придает им способность катализировать химические реакции с большой специфичностью, ускоряя конкретные реакции, возможно, в триллионы раз. Специфика ферментов делает биологическую химию возможной, и белки кажутся почти бесконечно гибкими в спектре форм, которые они могут принимать. Это то, в чем белки хороши. Они действительно очень, очень хороши в этом, и Дарвин был совершенно прав, упоминая их. Но есть нечто, в чем белки откровенно плохи, и это Дарвин упустил. Они абсолютно безнадежны в репликации. Они не могут делать копии самих себя. Это означает, что ключевым шагом в происхождении жизни не было спонтанное возникновение белка. Что же это было?
Данный текст является ознакомительным фрагментом.