Эволюция всего - Мэтт Ридли

Ричард Докинз сравнивает прохождение через эти стадии с восхождением на гору («Гору Невероятного») без единого непреодолимого подъема. На горы взбираются снизу. И Докинз демонстрирует существование множества таких «гор» – разного типа глаз у разных животных, от составных глаз насекомых до многочисленных и странных глаз пауков – на разных стадиях эволюции. Компьютерные модели подтверждают, что ни один из этих вариантов не являлся недостатком.

Более того, оцифровка биологических данных, начавшаяся с открытием ДНК, предоставляет прямые и недвусмысленные доказательства постепенной эволюции за счет непрерывных изменений последовательностей генов. Например, мы знаем, что один и тот же ген Pax6 запускает развитие составного глаза насекомого и простого глаза человека. Эти два типа глаз были унаследованы нами от общего предка. Другая версия гена Pax направляет развитие простого глаза медузы. Эволюцию белка опсина, реагирующего с проникающими в глаз световыми лучами, можно проследить вплоть до общего предка всех животных, за исключением губки. Примерно 700 млн лет назад ген опсина был дважды дуплицирован, в результате чего возникли три типа светочувствительных молекул, которые имеются у нас сегодня. Таким образом, каждая стадия эволюции глаза – от формирования светочувствительных молекул до появления хрусталика и цветового зрения – отражена в генах. Никогда сложные научные проблемы не решались так полно и выразительно, как загадка Дарвина о появлении глаза. Не дрожи больше, Чарльз!

В ДНК обнаружены убедительные доказательства постепенного и ненаправленного формирования молекулы опсина в процессе последовательных изменений. Однако остаются загадки математического плана. Молекула опсина состоит из сотен аминокислотных остатков, последовательность которых определяется соответствующим геном. Если бы кто-то захотел найти такую последовательность гена опсина методом проб и ошибок, понадобилось бы очень много времени или очень много рабочих рук. Учитывая, что белки состоят из 20 типов аминокислот, молекула белка из сотни аминокислотных остатков может существовать в виде 10130 различных последовательностей. Это намного больше, чем число атомов во Вселенной и чем время в наносекундах, прошедшее после Большого взрыва. Так что невозможно, чтобы естественный отбор привел к возникновению молекулы опсина с нуля, как бы долго он ни работал с каким угодно количеством организмов. А опсин – лишь один из десятков тысяч белков организма.

Скажете, это очередное отклонение Лукреция? И приходится заключить, что комбинаторное разнообразие возможных белков не позволяет эволюции выбрать правильные? Нет, нет и нет. Мы знаем, что все человеческие изобретения редко возникают «из ничего» и что переход от старой технологии к новой, «уже возможной», происходит за счет рекомбинации существующих элементов. Таким образом, этот переход осуществляется за счет небольших постепенных изменений. То же самое справедливо для естественного отбора. Так что математика ведет нас по ложному следу. Часто в качестве аналогии приводят сборку самолета: «Боинг-747» не может возникнуть под действием смерча на свалке металлолома, его собирают, присоединяя новые заклепки к существующей конструкции. Одно важное открытие позволяет лучше понять задачу естественного отбора.

Несколько лет назад в лаборатории Цюриха Андреас Вагнер попросил студента Жоао Родригеса проанализировать степень изменения карты различных метаболических сетей при изменении всего одной метаболической стадии, используя для этого мощнейшую компьютерную систему. В качестве объекта исследований был выбран метаболизм глюкозы у обычной кишечной бактерии. Задача исследователя заключалась в изменении одной стадии всей метаболической цепи таким образом, чтобы система по-прежнему работала, то есть бактерия по-прежнему могла производить из глюкозы примерно 60 различных соединений. Так что же можно изменить? В различных организмах существуют тысячи путей метаболизма глюкозы. Сколько из них различаются всего на одну стадию? В первой серии экспериментов Родригес обнаружил, что может изменить 80 % стадий в тысяче различных метаболических путей (всегда изменяя за один раз лишь одну стадию и сохраняя при этом функциональность всей системы). «Когда Жоао показал мне результаты, я не поверил, – писал Вагнер. – Решив, что это чистая случайность, я попросил Жоао произвести множество других случайных замен, тысячу замен, каждый раз сохраняя суть метаболического процесса и каждый раз в ином направлении». Тот же результат.

Вагнер и Родригес столкнулись с удивительной избыточностью биохимии бактерий – и человека. Используя метафору о «библиотеке Менделя»[13] – вымышленном хранилище немыслимого числа всевозможных генетических последовательностей, Вагнер обнаружил удивительную картину. «Метаболическая библиотека доверху набита книгами, в которых одна и та же история рассказана множеством разных способов. Мириады метаболических текстов с одинаковым значением повышают вероятность нахождения любого из них в мириады раз. Более того, эволюция не просто использует метаболическую библиотеку как случайный читатель, а привлекает гигантские популяции организмов для просмотра библиотеки и поиска новых текстов». Организмы – это толпы читателей, проходящих через «библиотеку Менделя» в поисках осмысленных текстов.

Вагнер отмечает, что биологическая инновация должна быть одновременно и консервативной, и прогрессивной, поскольку, изменяя организм, не должна влиять на его функциональность. Превращение микробов в млекопитающих за миллионы лет можно сравнить с перелетами через Атлантику на все более и более совершенных самолетах. Например, молекула глобина в целом имеет одинаковую трехмерную структуру и похожую функцию в растениях и в насекомых, хотя аминокислотные последовательности этого белка в двух группах организмов различаются примерно на 90 %.

Однако, несмотря на многочисленные доказательства эволюционного процесса, вера в Творение по-прежнему заставляет миллионы людей сомневаться в справедливости идеи Дарвина. Популярная в Америке концепция разумного замысла напрямую связана с преподаванием религии в школах, а также со стремлением преодолеть закрепленное в конституции разделение церкви и государства. Основная идея концепции заключается в невозможности объяснить создание сложных биологических структур без вмешательства Всевышнего. Как писал судья Джон Джонс из Пенсильвании по поводу дела Кицмиллер против школьного округа Довер в 2005 г., хотя сторонники концепции разумного замысла «иногда утверждают, что создателем мог быть пришелец из космоса или перемещающийся во времени клеточный биолог, никаких серьезных альтернатив Богу в качестве создателя не предлагается». Тэмми Кицмиллер относилась к числу немногих родителей, которые воспротивились тому, чтобы их детей обучали концепции разумного замысла наравне с теорией Дарвина. Родители обратились в суд, который постановил пересмотреть школьное законодательство округа.

Христианские фундаменталисты вот уже более 150 лет борются с преподаванием дарвинизма в американских школах. Они внесли поправки в законодательство нескольких штатов с тем, чтобы запретить преподавание в школах теории эволюции. Кульминацией этой тенденции в 1925 г. стал процесс Скоупса, более известный как «обезьяний процесс». Школьный учитель Джон Скоупс был обвинен в том, что по собственной инициативе разъяснял ученикам идею эволюции, чтобы привлечь внимание к запрету на преподавание теории эволюции в штате Теннесси. В качестве обвинителя выступал известный политик Уильям Дженнингс Брайан, в качестве защитника – знаменитый адвокат Клэренс Дэрроу. Скоупс был признан виновным и приговорен к выплате штрафа в сумме 100 долларов, но после апелляции по техническим причинам приговор был отменен. Существует мнение, что победа Брайана была равносильна поражению, поскольку выставила его в невыгодном свете, а наказание Скоупса было слишком незначительным. Однако этот утешительный миф распространен среди либеральных жителей побережий, тогда как в сердце Америки осуждение Скоупса усилило критику дарвинизма. Вместо насмешек фундаменталисты получили основания для нападения и пользовались ими на протяжении нескольких десятилетий. В учебниках о теории Дарвина писали с величайшей предосторожностью.

Только в 1968 г. Верховный суд США отменил все законы, препятствовавшие преподаванию дарвинизма в школах. И тогда фундаменталисты вернулись к преподаванию «научного креационизма» – варева из выдуманных аргументов, якобы представляющих научные основания для таких библейских событий, как Великий потоп. В 1987 г. Верховный суд запретил преподавание креационизма на том основании, что он является не наукой, а религией.