Самое грандиозное шоу на Земле: доказательства эволюции

Я позаимствую из математики термин “теорема”, но чтобы отличить ее, изменю написание на “теорум”. Научный теорум, например эволюция или гелиоцентрическая система, вполне соответствует первому значению теоремы из Оксфордского словаря: “гипотеза, подтвержденная наблюдением, экспериментом, или построенная на их основе, предлагаемая или принимаемая как объяснение известных фактов; утверждение, включающее общие законы, принципы или причины известных или наблюдаемых явлений”.

Научный теорум никогда не будет доказан (и не может

быть доказан) так же, как доказывают математические тео

ремы. Но с точки зрения здравого смысла он является фактом.

Таковы утверждения, что земля круглая, а не плоская, а растения

добывают энергию из солнечных лучей. Прекрасно информированные наблюдатели и экспериментаторы собрали массу доказательств, подтверждающих истинность этих теорем – бесспорных фактов в общепринятом смысле слова. Тем не менее, если мы желаем быть педантами, нам следует признать, что мы не можем быть уверены до конца в доступных нам измерительных приборах и органах чувств. Бертран Рассел однажды сказал, что мы все “могли появиться на свете всего пять минут назад с готовыми воспоминаниями, в дырявых носках и с шевелюрами, которые пора стричь”. Учитывая имеющиеся сегодня данные, для того, чтобы эволюция оказалась не фактом, потребовался бы примерно такой же хитроумный трюк Творца, а в это мало кто из теистов согласится поверить.

Настало время выяснить, как словари объясняют слово “факт”. “Оксфордский словарь английского языка” дает несколько значений. Нам подходит одно:

Факт. Действительное, невымышленное происшествие, событие, явление; нечто, совершенно точно имеющее данные свойства; истина, известная благодаря непосредственному наблюдению или достоверному сообщению, в отличие от воображаемого, вымышленного или только предполагаемого; установленное знание, данное в опыте, служащее для какого-либо заключения, вывода, являющегося проверкой какого-либо предположения.

Заметим, что факт, как и теорум, не обладает привилегированным положением математической строго доказанной теоремы, с неизбежностью следующей из аксиом. Более того, как раз “непосредственное наблюдение или достоверное сообщение” может быть ужасающе ненадежным, и в залах судебных заседаний им придают неоправданно большое значение. Юрист, всецело полагающийся на показания очевидцев, был бы шокирован результатами некоторых психологических экспериментов.

Один из таких замечательных экспериментов был подготовлен и проведен профессором Университета штата Иллинойс Дэниелом Дж. Саймонсом. Участники эксперимента смотрят 25-секундный фильм, в котором шестеро молодых людей перебрасывают друг другу пару баскетбольных мячей. Игроки входят в круг и выходят из него, меняются местами, поэтому сцена выглядит довольно сложной. Перед показом экспериментатор сообщает испытуемым, что они участвуют в тесте на наблюдательность: им предстоит сосчитать, сколько раз мячи перешли из рук в руки. Результаты аккуратно фиксируются, однако – испытуемые об этом не знают – цель эксперимента совершенно иная.

Когда подсчет закончен, экспериментатор выкладывает козырного туза: “А кто из вас видел гориллу?” Большинство немедленно впадает в ступор. Стоит экспериментатору прокрутить пленку еще раз, предложив участникам теста расслабиться и просто посмотреть фильм, выясняется, что на девятой секунде в кадре появляется человек в костюме гориллы. Он пробирается между игроками, заглядывает в камеру, колотит себя в грудь (будто выражая крайнее презрение к свидетельским показаниям), а после покидает площадку. Но, несмотря на то, что “горилла” находится в кадре целых девять секунд – более трети фильма! – подавляющее большинство испытуемых во время первого просмотра ее не замечают. Под присягой они показали бы, что в течение двадцати пяти секунд они внимательнейшим образом смотрели запись, так как считали баскетбольные мячи. И никакого человека в костюме гориллы там не было. Все эксперименты, проведенные схожим образом, демонстрируют схожие результаты и вызывают такой же шок у испытуемых, когда им открывают правду. К несчастью, показания очевидцев, “установленное знание” и “непосредственное наблюдение” являются чрезвычайно ненадежными или, по меньшей мере, могут быть таковыми. Об этом прекрасно знают фокусники.

Вот еще что забавно: в определении, которое дает словарь, сказано “непосредственное наблюдение или достоверное сообщение, в отличие от только предполагаемого” (курсив мой). Это “только” выглядит оскорблением: тщательное и обдуманное предположение может быть куда надежнее “непосредственного наблюдения”, несмотря на то, что наша интуиция восстает против этого. Я и сам, что греха таить, не заметил гориллу на пленке Саймонса и был, как и другие, при втором просмотре шокирован ее появлением. Теперь я никогда автоматически не отдам свидетельским показаниям предпочтения перед научными догадками. Мне кажется, стоит показывать пленку с гориллой или некий ее аналог присяжным, да и судьям, перед тем, как они удаляются для вынесения вердикта.

Очевидно, что все наши построения базируются на данных органов чувств. Вне зависимости от того, читаем мы распечатку из машины для секвенирования ДНК или от Большого адронного коллайдера, мы пользуемся глазами. Но, что бы ни говорила на этот счет наша интуиция, то, что видит на месте убийства очевидец, не обязательно надежнее, чем непрямое наблюдение следов преступления (например, ДНК в следах крови) при помощи качественного оборудования. Вероятность ошибиться при определении личности по свидетельским показаниям гораздо выше, чем при изучении ДНК. Удручающе велик список людей, ошибочно осужденных на основании свидетельских показаний и (иногда спустя много лет) освобожденных благодаря новым технологиям анализа ДНК. Только в американском Техасе с момента признания судом анализа ДНК в качестве средства доказывания было отпущено на свободу тридцать пять человек. Тридцать пять – и это только те, кто еще жив. Учитывая темп приведения в исполнение смертных приговоров в Техасе (например, в течение шести лет губернаторства Джорджа У. Буша смертный приговор подписывался в среднем один раз в две недели), вполне вероятно, что, будь в свое время доступна методика анализа ДНК, множество людей было бы оправдано и осталось в живых.

Умозаключения – настоящие, научные, а не “только” умозаключения – мы будем рассматривать в этой книге со всей тщательностью. Думаю, мне удастся показать вам неопровержимость умозаключения об истинности эволюции. Очевидно, что подавляющее большинство эволюционных изменений недоступно непосредственному наблюдению. Большая их часть произошла до нашего рождения, и, при любом раскладе, они обычно происходят слишком медленно, чтобы мы могли их заметить. Это верно и для неуклонного расхождения Африки и Южной Америки, происходящего, как мы увидим в главе 9, слишком медленно для того, чтобы мы без приборов могли его зафиксировать. С эволюцией, как и с дрейфом континентов, мы можем только строить умозаключения и делать выводы после события, поскольку по понятным причинам нас не существовало на протяжении большей части события. Но не стоит недооценивать силу таких выводов. И постепенное расхождение Южной Америки и Африки, и наше общее с дикобразами и гранатами происхождение сегодня являются твердо установленными фактами в обыденном понимании этого слова.

Мы подобны следователям, оказавшимся на месте преступления после того, как оно было совершено. Деяние осталось в прошлом. Следователю не удастся его увидеть. Да и эксперимент с костюмом гориллы (и подобные ему) отучили нас безоговорочно доверять органам чувств. Что же остается следователю? Прежде всего – следы: отпечатки пальцев (в наше время – еще и ДНК), следы обуви, пятна крови, письма и дневники. Мир таков, каков он есть, потому что такие-то и такие-то события, а не какие-то другие, привели его в нынешнее состояние.

Немало исторических примеров говорит о том, что пропасть между двумя словарными значениями слова “теория” не является непреодолимой. Наука неоднократно видела превращение “только гипотез” в полноценные теорумы. Более того, состоятельная научная идея может начать “карьеру” с осмеяния и только затем пройти болезненный путь становления и выйти на уровень теорума или неоспоримого факта, как это было с теорией дрейфа континентов. Неразрешимого противоречия в этом нет. Из-за того, что некоторые наши прошлые воззрения были развенчаны, а их неправильность последовательно и убедительно доказана, не следует бояться безусловной неправильности нынешних! А то, насколько уязвимы наши воззрения, прямо зависит от надежности доказательств. Прежде люди считали, что Солнце меньше Земли, поскольку доказательства, имевшиеся в их распоряжении, были несостоятельными. Теперь мы обладаем данными, надежно указывающими на то, что Солнце гораздо больше Земли, и можем быть полностью уверены в том, что эти данные никогда не будут опровергнуты. И это не гипотеза, которая пока просто не опровергнута. Многие из нынешних представлений о мире могут быть – и будут – опровергнуты. Но, с учетом доступных нам данных, мы можем составить перечень фактов, которые не будут опровергнуты никогда. И эволюция, и гелиоцентрическая система не всегда были в этом списке, но сейчас они там есть.

Биологи часто проводят различие между признанным фактом эволюции (все живые существа – родственники друг друга) и теорией о том, что движет эволюционным процессом (под этим, как правило, понимается естественный отбор, который противопоставляется другим теориям, например теории упражнения и неупражнения органов, а также наследования приобретенных признаков по Ламарку). Но важно то, что сам Дарвин считал и то, и другое теориями в предположительном, гипотетическом смысле. В его времена фактические свидетельства были далеко не так многочисленны и убедительны, как сегодня, и многие видные ученые могли спорить как с теорией естественного отбора, так и с самим существованием эволюции. Теперь уже невозможно оспаривать факт эволюции. Он превратился в “теорум”, или твердо установленный факт, но все еще можно (при желании) сомневаться в том, что главной движущей силой эволюции действительно является отбор.

В автобиографии Дарвин рассказывает, как в 1838 году он “ради развлечения” прочитал “Опыт закона о народонаселении” Мальтуса (как предполагает Мэтт Ридли – под влиянием Гарриет Мартино, необычайно умной подруги его брата Эразма) и вдохновился идеей естественного отбора: “Теперь, наконец, я обладал теорией, при помощи которой можно было работать”[5]. Для Дарвина естественный отбор оставался гипотезой, которая могла подтвердиться или не подтвердиться. Так же он думал и об эволюции. То, что мы считаем неопровержимым фактом, в 1838 году было гипотезой, требующей сбора и проверки доказательств. К 1859 году, когда было опубликовано “Происхождение видов”, у Дарвина было уже достаточно доказательств, чтобы предоставить эволюции (но не естественному отбору) статус факта. И именно этим – повышением статуса эволюции от гипотезы до установленного факта – занимался Дарвин в большей части своей великой книги. Сам процесс продолжался в течение долгого времени, и теперь уже ни один серьезный ум не сомневается в истинности эволюции, а ученые, пускай неформально, говорят о факте ее существования. Более того, все признанные биологи продолжают соглашаться с Дарвином в том, что одна из основных движущих сил этого явления – естественный отбор. Просто некоторые подчеркивают: одна из основных. Пусть не единственная, но я пока что не встречал серьезного биолога, который смог бы назвать мне альтернативу естественному отбору на роль движущей силы адаптивной эволюции – развития в сторону усовершенствования.

В оставшихся двенадцати главах книги я покажу, что эволюция – это неопровержимый факт, и буду вместе с вами восхищаться ее невероятной силой, красотой и простотой. Эволюция повсюду: в нас самих, между нами, вокруг нас; ее творения отпечатались на скалах, видевших целые эоны. Поскольку мы, как правило, не можем увидеть эволюционные изменения собственными глазами (нам просто не хватает на это жизни), мы вернемся к метафоре со следователем, попадающим на место преступления после его совершения и строящим умозаключения. Косвенные и прямые доказательства, ведущие ученых к признанию эволюции, куда более многочисленны, неопровержимы и непротиворечивы, чем все показания очевидцев, когда-либо озвученные в любом суде по делу о любом преступлении. Доказательства вне всяких разумных сомнений? Разумных сомнений?

Глава 2

Собаки, коровы и капуста

Почему Чарльза Дарвина пришлось так долго ждать? Что помешало человечеству подойти к эволюции, этой восхитительно простой идее, раньше, чем к существенно более сложным математическим открытиям Ньютона, появившимся на целых два века раньше, или Архимеда, которые старше на целых два тысячелетия? Я слышал много ответов на этот вопрос. Возможно, наш разум смущает время, за которое происходят эволюционные изменения: разница между геологическим временем и временем жизни человека, пытающегося понять эволюцию, очень велика. Может, все дело в сдерживавших нас религиозных доктринах? Или, быть может, в восхитительной сложности органов наподобие глаза, о котором трудно думать иначе как о совершенном приборе, спроектированном опытным изобретателем? Возможно, все эти причины сыграли свою роль. Однако Эрнст Майр, один из корифеев синтетической теории эволюции, умерший в 2005 году в столетнем возрасте, многократно озвучивал совершенно другое предположение. С его точки зрения, камнем преткновения была старая философская доктрина, которая сейчас называется эссенциализмом. Открытию эволюции препятствовала мертвая хватка Платона[6].

Мертвая хватка Платона

Согласно Платону, видимая нами реальность – это не более чем тени, отброшенные на стены пещеры мерцающим огнем в очаге. Платон, подобно другим греческим мыслителям, в душе был геометром. Так, треугольник, нарисованный на песке – это лишь несовершенная тень истинной сущности треугольника, его идеи. Стороны идеального треугольника – истинные Евклидовы линии с длиной, но без ширины, совершенно прямые и никогда не пересекающиеся, если они параллельны. Сумма углов идеального треугольника составляет точно 180°. Очевидно, что это неверно для треугольника, нарисованного на песке, однако он, согласно Платону, только зыбкая тень идеального треугольника.

Эрнст Майр полагал, что биология заражена своего рода эссенциализмом. Биологический эссенциализм рассматривает тапиров и кроликов, панголинов и верблюдов так, будто это треугольники, ромбы, параболы или додекаэдры. Кролики, которых мы видим, – тени идеи Кролика, абсолютного, идеального платонического кролика, витающего где-то в пространстве идей вместе с совершенными геометрическими формами. Живые кролики из плоти и крови изменчивы, но все их разнообразие следует рассматривать только как случайные отклонения от идеала.

Отчаянно антиэволюционная картина! Для эссенциалиста любое разнообразие среди кроликов – это досадное искажение идеи кролика, и всякая попытка отклонения будет неизменно встречать сопротивление, как будто все живые кролики привязаны невидимой, но очень прочной нитью к небесному идеальному кролику. Эволюционисты видят жизнь совершенно иначе. Потомки могут бесконечно удаляться от родительской формы, причем любой из изменившихся потомков становится потенциальным прародителем будущих изменчивых вариантов. Между прочим, Альфред Рассел Уоллес, независимо от Дарвина пришедший к идее эволюции путем естественного отбора, назвал свою статью так: “О стремлении разновидностей бесконечно удаляться от первоначального типа”.

Если и есть на свете “стандартный” кролик, то это не более чем центр куполообразного распределения настоящих суетливых, пушистых, прыгающих изменчивых кроликов. Это распределение со временем меняется. Поколение сменяет поколение, и в какой-то точно не определенный момент может случиться так, что распределение признаков животных, которых мы привыкли называть кроликами, удаляется от исходного настолько, что получает новое имя. Нет никакой непреходящей кроликообразности, как в небесах нет идеального кролика. Есть только популяции пушистых длинноухих, поводящих носом и поедающих собственные экскременты особей, статистически распределенных по размеру, форме, цвету и склонностям. То, что в прежнем распределении считалось сверхдлинноухостью, спустя некоторое геологическое время в новом варианте распределения может оказаться средним показателем длины ушей в популяции. После смены достаточно большого количества поколений перекрывание между распределением в родительской популяции и распределением в популяции потомков может совсем исчезнуть: самые длинные уши, которые встречались в исходной популяции, могут оказаться короче даже самых коротких ушей в новой. Как заметил Гераклит, другой древнегреческий философ, все течет и все движется, ничто не пребывает. Спустя сто миллионов лет уже трудно будет поверить, что предками этих животных вообще были кролики. При этом в каждом поколении преобладающий тип мог незначительно отличаться от преобладающего типа предыдущего и последующего поколений. Такой образ мышления Майр назвал популяционным. С его точки зрения, популяционное мышление – противоположность эссенциалистскому. Именно поэтому, считает он, теории Дарвина потребовалось столько времени, чтобы родиться на свет: благодаря ли греческому влиянию или какой-то другой причине, но эссенциализм крепко впечатан в наши мозги.

Для ума, ограниченного шорами платонизма, кролик – это кролик, ничего больше. Само предположение о том, что кроличий род представляет собой подвижное облако статистически распределенных значений, или о том, что типичный кролик современности может отличаться от типичного кролика, жившего миллион лет назад, или от типичного кролика, который будет жить через миллион лет, нарушает внутреннее табу. Действительно, психологи, изучающие развитие речи, утверждают, что дети – прирожденные эссенциалисты. Вполне вероятно, что дети вынуждены быть такими, чтобы сохранять рассудок, пока они учатся разделять вещи и явления на категории и группы, соответствующие отдельным существительным. Нет ничего удивительного в том, что, согласно Книге Бытия, первой задачей Адама было дать имена всем животным.

С точки зрения Майра, нет никакого чуда и в том, что человечеству пришлось ждать своего Дарвина до конца XIX века. Чтобы в полной мере осознать, до какой степени эволюционный подход противоречит эссенциализму, давайте представим себе вот что. С эволюционной, основанной на “популяционном мышлении” точки зрения, любое животное связано с любым другим животным, например кролик с леопардом, цепочкой промежуточных звеньев. Эти звенья настолько похожи одно на другое, что каждое звено в принципе способно спариваться с соседним, давая фертильное потомство. Трудно грубее нарушить основное табу эссенциализма. И это не какой-нибудь сомнительный умственный эксперимент, существующий только в воображении ученого. С эволюционной точки зрения последовательность промежуточных животных – звеньев цепи, соединяющих кролика с леопардом, – действительно существует! Каждое из этих животных жило, дышало и могло быть отнесено к одному и тому же виду со своими соседями по длинному, медленно изменяющемуся непрерывному множеству. Каждое из звеньев цепи является потомком предыдущего звена и родителем следующего, при этом совокупность всех звеньев составляет непрерывный мост от кролика к леопарду. Однако (позднее мы детально рассмотрим это) следует понимать, что на свете никогда не было “кролипарда”. Такие же “мосты” существуют между кроликом и вомбатом, леопардом и омаром: они ведут от любого животного или растения к любому другому. Вполне возможно, вы и сами догадались, почему этот поразительный результат неизбежно следует из признания эволюционного взгляда на жизнь, однако я все же объясню. Назовем это шпилечным экспериментом.

Возьмем произвольную крольчиху (пол выбран для удобства и значения не имеет). Посадим ее мать рядом с ней. Затем продолжим последовательность, посадив рядом бабушку, и так все дальше и дальше, на тысячи и миллионы лет назад. Мы идем вдоль строя, внимательно рассматривая каждую крольчиху, как генерал, проводящий смотр. Мы заметим, что крольчихи древности немного отличаются от привычных. Однако быстрота изменения будет так низка, что мы, скорее всего, не заметим разницы между соседними поколениями, как мы не замечаем ход часовой стрелки или взросление собственного ребенка (это после мы сможем отметить, что ребенок стал подростком, а подросток превратился во взрослого человека). Есть и еще одна причина тому, что мы, скорее всего, не заметим различия между рядышком сидящими крольчихами: в любом столетии изменчивость в популяции кроликов, как правило, будет выше, чем различия между матерями и дочерьми. Следовательно, если мы попытаемся разглядеть движение “часовой стрелки”, сравнивая дочерей с матерями или бабушками, замеченные различия будут ничтожными в сравнении с изменчивостью родных и знакомых кролика, снующих в окрестных кустах.

Тем не менее, двигаясь назад во времени и наблюдая постепенные и малозаметные изменения, мы в конце концов доберемся до животных, все менее напоминающих кролика и все более – землеройку (хотя и не совсем на нее похожих). Одно из этих существ мы определим как “изгиб шпильки” (причины вскоре станут ясны). Это животное представляет собой самого позднего общего предка кроликов и леопардов (по женской линии, но, как я уже говорил, для эксперимента это не важно). Несмотря на то, что мы не знаем, как в точности оно выглядело, мы твердо знаем, что оно существовало: эволюция не оставляет нам другого выбора. Это животное, безусловно, относилось к тому же виду, что его мать и дочь, как и другие животные. Продолжим прогулку вдоль строя, однако теперь, поскольку мы миновали изгиб шпильки, вперед во времени, по направлению к современным леопардам. Следует заметить, что по пути нам придется преодолеть множество развилок, ведущих к самым разным организмам, и на каждой мы выбираем дорогу, ведущую к леопардам. Теперь, когда мы движемся вперед во времени, за каждой похожей на землеройку зверюшкой следует ее дочь. Эти зверьки будут постепенно и неуловимо изменяться, проходя через массу промежуточных стадий, многие из которых, вероятно, будут очень похожи друг на друга, но в то же время совершенно не похожи ни на один из существующих сейчас видов. Затем, возможно, мы пройдем мимо последовательности зверьков, отдаленно напоминающих горностая, и, не заметив ни одного внезапного изменения на протяжении всего пути, дойдем до леопарда.

Об этом эксперименте следует сказать следующее. Во-первых, хотя мы и выбрали маршрут кролик-леопард, мы могли с тем же успехом воспользоваться линиями дикобраз-дельфин, кенгуружираф или человек-треска. И это важно: двух любых животных соединяет путь-шпилька, пролегающий через общего предка, потому что у любого организма с каждым имеется общий предок. Все, что от нас требуется – найти путь от первого вида к общему предку, в изгибе шпильки повернуть и дойти до второго вида.

Во-вторых, обратите внимание, что мы говорим только о цепочках животных, соединяющих современные виды. Мы не пытаемся из кролика вывести леопарда. Мы скорее де-эволюционизируем кролика до общего предка, а затем развиваем это животное до леопарда. Ни один современный вид не эволюционирует в другой современный вид: у них общие предки, только и всего. Они – двоюродные братья. Это же ответ на распространенное замечание: если люди произошли от шимпанзе, то почему шимпанзе до сих пор существуют?

В-третьих, на пути от точки изгиба шпильки к современному леопарду мы выбираем маршрут, ведущий именно к леопарду. Это один из реальных путей, которым шла эволюция. Однако важно помнить, что мы пренебрегли массой развилок, которые могли привести нас к другим современным животным: животное, представляющее собой “изгиб шпильки”, является общим предком не только кроликов и леопардов, но и многих других современных млекопитающих.

В-четвертых, как бы значительны ни были различия между концами шпильки (например, кроликом и леопардом), каждый шаг по цепочке на поколение вперед очень, очень мал. Каждое звено ровно настолько похоже на предыдущее, насколько дочери похожи на своих матерей. И, что важно, оно гораздо ближе к своим соседям по цепи, чем ко многим современникам из той же популяции.

Как видите, этот эксперимент камня на камне не оставляет от элегантного древнегреческого храма платонических идеальных форм. И если Майр прав относительно того, как глубоко в нас заложены эссенциалистские предубеждения, он может быть прав и в том, почему людям исторически так тяжело далось признание эволюции.

Чарльз Дарвин не знал термина “эссенциализм” – он был предложен только в 1945 году. Однако Дарвин был отлично знаком с биологической версией эссенциализма – теорией неизменности видов – и приложил массу усилий для борьбы с ней.