Самое грандиозное шоу на Земле: доказательства эволюции

Биоморфы, созданные программой “Слепой часовщик”

С генетикой, пожалуй, все. Игра становится еще интереснее, если ввести в нее “эмбриологическую” составляющую. “Эмбриология” биоморфа – это процесс, при помощи которого численные значения “генов” влияют на форму биоморфа. Можно представить себе множество эмбриологических схем, и немалое их количество я перепробовал. “Слепой часовщик” – первая программа, которую я написал, – основывается на модели бинарного дерева: “ствол” разделяется на две “ветви”, каждая из них – еще на две, и так далее. Количество ветвей, их длина и угол соединения со стволом определяются численными значениями “генов”. Важно отметить, что неотъемлемым свойством бинарных деревьев является их рекурсивность. Читателю, желающему узнать об этом больше, следует вооружиться книгой об информатике. Скажу только, что рекурсивность подразумевает: мутация влияет на все дерево, а не на отдельный его участок.

Несмотря на то, что мой “Слепой часовщик” начинает с простого бинарного дерева, он довольно быстро порождает целый калейдоскоп эволюционно развитых форм, многие из которых по-своему красивы, а некоторые (в зависимости от устремлений игрока) могут сильно походить на знакомых нам насекомых, пауков и морских звезд. На иллюстрации вы видите бестиарий, собранный в потаенных уголках компьютерной страны чудес одним-единственным игроком (мною). В следующих версиях программы эмбриологические алгоритмы были усовершенствованы. Это позволило “генам” изменять окраску и форму “ветвей” при помощи мутаций.

Следующую, более сложную программу – “Артроморфы” – я написал вместе с Тедом Келером (тогда он работал в “Эппл”). Эмбриологический алгоритм этой программы учитывает особенности строения насекомых, пауков, многоножек, других членистоногих и предназначен для создания артроморфов – существ, сходных с членистоногими. В книге “Восхождение на пик Невероятности” я подробно описал артроморфов, биоморфов, конхоморфов (компьютерных моллюсков) и подобных им существ.

Конхоморфы – смоделированные компьютером раковины

По стечению обстоятельств, математические свойства алгоритмов развития раковин моллюсков глубоко разработаны и в целом выяснены; поэтому моя программа “Конхоморф” способна создавать формы, чрезвычайно близкие к существующим. В главе 13 я вернусь к этим программам. Сейчас я упомянул о них, чтобы продемонстрировать могущество искусственного отбора, огромное даже в сильно упрощенном пространстве компьютерной модели. В реальном мире сельского хозяйства и животноводства, в мире голубятника и заводчика собак, искусственный отбор может достичь куда большего. Биоморфы, конхоморфы и артроморфы только иллюстрируют принцип. По большому счету, сам искусственный отбор иллюстрирует принцип отбора естественного (речь об этом – в следующей главе).

Дарвин не понаслышке знал о возможностях искусственного отбора и воздал ему должное в первой главе “Происхождения видов”. Он рассчитывал подготовить читателя к восприятию величайшего своего открытия – могуществу естественного отбора. Если человек смог превратить волка в пекинеса, а дикую капусту – в цветную, и это за несколько сотен или тысяч лет, то почему неслучайное выживание растений и животных на протяжении миллионов лет не должно иметь сходных последствий?

Глава 3

Усыпанный розами путь к макроэволюции

В предыдущей главе я показал, как человек за многие поколения придал собачьей плоти множество форм, окрасок, размеров и характеров при помощи одного лишь селективного скрещивания. Однако мы привыкли делать сознательный выбор и принимать запланированные решения. Есть ли на свете другие животные, делающие то же самое и достигающие тех же результатов, пусть неосознанно? Да, есть, и они помогут нам еще на шаг приблизиться к пониманию эволюции. В этой главе мы будем не спеша двигаться от хорошо знакомого искусственного отбора и разведения собак к величайшему открытию Дарвина – естественному отбору. Первый шаг на этом пути (он буквально усыпан розами, согласны?) ведет в мир цветов.

Дикая роза – вполне симпатичный небольшой цветок, привлекательный, но до Peace, Lovely lady или Ophelia ему как до звезды небесной. Нежный аромат диких роз невозможно перепутать с каким-либо другим, но ему далеко до запаха Memorial Day, Elizabeth Harkness или Fragrant Cloud. Человеческие глаза и носы изрядно поработали над дикими розами, изменяя их размер и форму, удваивая количество лепестков, играя с окраской, усиливая природный запах (иногда до головокружительной силы), переворачивая с ног на голову климатические привычки и подвергая веточки сложнейшим гибридизационным процедурам. Теперь, спустя многие десятилетия искусного выведения, существуют сотни чудесных разновидностей, каждая со своим именем. Какой даме, в конце концов, не хочется, чтобы в ее честь назвали розу?

Насекомые – древнейшие специалисты по одомашниванию

История о розах по большому счету не отличается от рассказанной мною истории о собаках, но все же разница между ними есть, причем серьезная. Цветок розы существует именно потому, что за миллионы лет до того, как за него принялись человеческие глаза и носы, над его формированием потрудились глаза и носы насекомых (вернее, антенны, которыми они улавливают запахи). Следует заметить, что это утверждение верно для всех цветов, украшающих наши сады.

Подсолнечник Helianthus annuus – североамериканское растение, в дикой природе похожее на астру или крупную маргаритку. В конце концов цветы культурного подсолнечника стали достигать размера тарелки[11]. В России был выведен гигантский подсолнечник, имеющий стебель длиной четыре-пять метров и соцветия не менее тридцати сантиметров в диаметре – почти вдесятеро больше, чем у дикого цветка. Кроме того, в отличие от дикой формы, каждое растение несет только один крупный цветок, а не множество мелких. Русские, кстати, начали выращивать это заморское растение по религиозным причинам. Во время Великого поста православная церковь запрещала использовать масло при приготовлении пищи. К счастью, по некоторым причинам (не очень понятным мне, недостаточно знакомому с теологическими тонкостями) подсолнечное масло под запрет не попадало[12]. Это обеспечило экономические предпосылки для выведения подсолнечника в его нынешнем виде. Однако задолго до наших дней коренные жители Северной Америки разводили эти прекрасные цветы ради пищи, красителей и просто ради красоты. Они достигли промежуточных результатов между дикой формой и растением, которое вывели современные селекционеры. Но, как и все остальные ярко окрашенные цветы, подсолнухи подвергались селекции еще до появления человека. И обязаны они своим появлением насекомым.

Это верно для подавляющего большинства цветов, о которых мы знаем, и, вероятно, вообще для всех цветов, имеющих окраску кроме зеленого и запах кроме среднего растительного. Заметим, что не всегда первичный отбор производился именно насекомыми (иногда в роли основного опылителя, осуществляющего селективное размножение растения, выступают колибри, летучие мыши или даже лягушки), но принцип остается тем же. Мы улучшили и усилили не одно свойство диких цветов, сделав их декоративными, однако мы обратили на них внимание только благодаря кропотливой работе многих поколений насекомых, колибри или каких-нибудь других опылителей. Чем не селекция? Разница только в том, что растения отбираются не людьми, а насекомыми или птицами. Мне кажется, что эта разница несущественна. Не согласны? Значит, наш усеянный розами путь еще не окончен.

Почему эта разница может казаться существенной? С одной стороны, человек сознательно ставит себе целью вывести, скажем, самую темную на свете фиолетовую розу, причем делает это, чтобы удовлетворить свою жажду прекрасного, либо рассчитывает на материальную выгоду. Насекомые не руководствуются эстетическими соображениями. Они делают это потому, что… гм, пожалуй, здесь нам надо слегка отступить от темы и обсудить, в каких отношениях находятся цветы и их опылители. Устроено это примерно так. При половом размножении самое важное – не оплодотворять себя. В обсуждение причин этого я вдаваться не буду, но суть в том, что самооплодотворение лишает смысла саму идею полового размножения. Пыльца должна как-то переноситься с одного растения на другое. Двудомные растения, имеющие в одном цветке и мужские, и женские репродуктивные органы, часто используют весьма замысловатые способы, чтобы воспрепятствовать самооплодотворению. То, как это происходит у первоцветов, изучал и сам Дарвин.

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

Моя в высшей степени благосклонная рецензия на эту книгу была опубликована на страницах “Таймс литерари сапплмент” и на сайте: http://richarddawkins.net/article, 3594, Heat-the-Hornet, Richard-Dawkins. – Здесь и далее – прим. автора, если не указано иное.

2

Барнум, Финеас Тейлор (1810–1891) – знаменитый американский антрепренер. – Прим. ред.

3

Не самая любимая строчка из Йейтса, но на этот случай сойдет.

4

Только ради красоты / Напиши “теорум” ты.

5

Пер. С. Соболя. – Прим. ред.

6

Эти слова принадлежат не Майру, но вполне отражают его мысль.

7

Данное утверждение полностью и безоговорочно справедливо для генетической модели, предложенной Менделем и использовавшейся до ДНК-революции, совершенной Уотсоном и Криком в 1950-х. Теперь, когда мы знаем, что гены – это длинные линейные участки ДНК, оно почти справедливо. В практических целях можно считать его истинным.

8

На ферме, где я провел детство, была агрессивная и совершенно неуправляемая корова по кличке Аруша. Она имела буйный нрав и доставляла массу хлопот. Однажды мистер Эванс, пастух, в сердцах произнес: “По мне, Аруша – какая-то помесь быка с коровой”.

9

Бытует ошибочное мнение, будто в библиотеке Дарвина имелся немецкий журнал, в котором Мендель опубликовал результаты своих опытов, однако после смерти Дарвина выяснилось, что соответствующие страницы остались неразрезанными. Этот мем, по-видимому, обязан происхождением тому, что у Дарвина был экземпляр “Гибридизации у растений” (Die Pflanzen-mischlinge) Вильгельма Фокке. Тот действительно ссылался на работы Менделя, и эти страницы в экземпляре Дарвина не были разрезаны. Фокке, однако, не подчеркивал важность работы Менделя, и совершенно необязательно Дарвин осознал бы ее, даже если бы прочитал эти страницы. Да и немецкий Дарвина был не очень хорош. Если бы он прочитал саму работу Менделя, то развитие биологии могло бы пойти иначе. Возможно, даже Мендель не до конца понимал значение своих открытий, иначе он мог бы написать Дарвину. В библиотеке монастыря Менделя в Брно я держал в руках его экземпляр “Происхождения видов” (на немецком языке) с собственноручными пометками.

10

Эта история началась в 1908 году с усилий влюбленного в крикет математика Годфри Гарольда Харди и – независимо от него – немецкого доктора Вильгельма Вайнберга, а кульминации достигла благодаря великому генетику и статистику Рональду Фишеру, а также Джону Бердону Сандерсону Холдейну и Сьюэлу Райту.

11

Как и у прочих представителей семейства сложноцветных, каждый “цветок” на самом деле представляет собой корзинку из множества цветков, объединенных темным диском в середине. Желтые лепестки, окружающие “цветок”, на самом деле принадлежат цветкам, идущим по краю корзинки. Прочие цветки имеют лепестки, но они слишком малы и незаметны.

12

Вероятно потому, что подсолнух, растение из Нового Света, в Библии не упомянут. Истинно теологический ум, по всей видимости, наслаждается тонкостями правил приема пищи и изворотливостью, необходимой, чтобы их обойти. В Южной Америке, к примеру, капибару считали рыбой, поскольку она живет в воде, и ели по пятницам в полном соответствии с католическими правилами. Известная кулинарная писательница Дорис Рейнолдс сообщает, что гурманы из числа французских католиков открыли уловку, позволявшую употреблять по пятницам мясо: они подвешивали баранью ногу в колодце, а после выуживали ее будто рыбу. Воистину, эти люди считали своего Бога глупцом.