Эволюция сознания

Сейчас мы знаем, что аргумент Творения живых организмов ложен. Даже самые сложные органы – продукт эволюционного развития, пусть их изменение было крайне медленным и тянулось на протяжении долгого времени. Чтобы вполне осознать эту мысль, нам нужно взглянуть на поставленную проблему с радикально противоположной точки зрения. Ответ на главную загадку жизни – откуда взялись столь разнообразные виды живых существ и почему они вымирают – появился, когда Дарвин в 1859 г. опубликовал свою книгу «О происхождении видов», открывшую новую страницу в биологии. Книга содержала его теорию приспособления или адаптации – теорию, которую он разрабатывал на протяжении более чем 30 лет.

Несмотря на множество исключений, уже к середине девятнадцатого столетия большинство ученых начали признавать, что у всех существующих форм жизни были свои предшественники. По сути, ученые наконец приняли посылку, сформулированную в свое время Руми: человек – продукт эволюции, он возник на основе более ранних форм жизни.

Одной из причин недоверия было то, что непонятен был механизм, стоящий за эволюцией. Наиболее правдоподобной казалась теория наследования приобретенных признаков, предложенная Жаном-Батистом Ламарком. Согласно этой теории, животные, организм которых претерпел некоторые изменения, передают эти изменения своим потомкам. Предки жирафа вытягивали шеи, чтобы дотянуться до пищи, и вытянутая шея стала врожденным признаком потомства. Мышцы, сформировавшиеся в результате этих упражнений, тоже перешли по наследству к отпрыскам. Не правда ли, похоже на сказки, которые родители рассказывают детям, разъясняя, почему мир устроен так, а не иначе. Жираф тянул-тянул шею, тянул-тянул, и… В общем-то, даже вполне правдоподобно.

Однако не было случая, чтобы кто-то произвел потомство с более крепкими мышцами, как бы родители их ни упражняли; что бы ни делалось с животным на протяжении жизни, на потомство это никак не влияло. (Конечно, есть факторы, которые могут повлиять на приплод, поскольку оказывают влияние на генетический материал: например, отравление ядами, а в современном мире – беспрецедентные опасности наподобие радиоактивного облучения. Однако итоговые врожденные дефекты ни в коей мере не являются приобретенными признаками, передающимися потомству.) Наследование приобретенных признаков – одна из замечательных, безупречных теорий, понятных всем и каждому. Более того, в неё можно попросту влюбиться. Я верил в неё в молодые годы, и хотя мне импонировало множество научных идей, оказавшихся впоследствии неверными, лишь её развенчание заставило меня плакать.

Но если задуматься над этим вопросом так, как мы привыкли, то остается недоумение: как вообще человек «произошел» от обезьяны? А как предками обезьяны могли быть грызуны, не говоря уже о рептилиях? Неужели вот так, ни с того, ни с сего, получился глаз? А крыло? А психика? Всё это кажется невозможным даже многим нашим современникам. Должен был быть проект, замысел, а у него должен был быть автор, Творец. Мы слишком уж хороши для того, чтобы оказаться продуктом случайности.

Происхождение человека оставалось загадкой до тех самых пор, когда Дарвин опубликовал свои революционные наблюдения, ставшие вместе с современной генетикой основой современной теории эволюции и биологических наук. В «Происхождении видов» сформулированы два основополагающих принципа: жизнь на Земле – продукт эволюции, а движущей силой эволюции был естественный отбор.

Предложение Дарвина отличается замечательной простотой, особенно если принять во внимание всю сложность и охват мира природы. Только представьте, как он обнародовал свою идею. Должен признаться, что мне до сих пор не по себе при мысли о том, как он на это решился.

Он понял, что механизм развития и изменений – не замысел Господа, да и вообще не чей-либо замысел, что в эволюции были задействованы мириады живых организмов, приспосабливавшихся к определенному месту обитания, которое они населяли бессчетное количество лет. Ключом к разгадке стал масштаб времени, в течение которого происходит приспособление.

Фундаментальным прозрением, положившим начало новой эре в биологических науках и психологии, стала догадка о том, что процесс приспособления не выходит за рамки нормального течения репродуктивного процесса. Попытаемся последовать за логикой Дарвина. Чтобы популяция животных благоденствовала и разрасталась, каждое поколение должно воспроизводить себя посредством полового размножения. В одной из своих записных книжек Дарвин записал: «Психика человека не более совершенна, чем инстинкты животного. Наше происхождение – это происхождение наших низменных страстей! Дьявол в обличье бабуина – наш прародитель!»

Завершая эти записные книжки, Дарвин как раз прочел «Опыт о законе народонаселения» Томаса Мальтуса и начал разрабатывать свою теорию естественного отбора. В автобиографии он пишет: «В октябре 1838 года, то есть пятнадцать месяцев спустя после того, как я начал свои систематические исследования, мне довелось прочесть развлечения ради книгу Мальтуса о народонаселении, и поскольку, много лет наблюдая за образом жизни животных и растений, я был готов к восприятию идеи борьбы за существование, в высшей степени характерной для мира природы, мне пришло в голову, что в подобных обстоятельствах более приспособленные будут выживать, а менее приспособленные – вымирать. Наконец появилась теория, от которой можно было оттолкнуться». Мальтус показал, что народонаселение растет в геометрической прогрессии, однако его рост сдерживается «враждебными природными факторами», такими как голод, войны, эпидемии и прочие бедствия. Эта мысль подтолкнула Дарвина к первой догадке: в естественном состоянии, когда пища и прочие ресурсы ограничены, борьба за существование должна быть наиболее напряженной. Тогда необходимо обратить внимание прежде всего на особенности тех, кто выжил – вот от какой теории Дарвин решил оттолкнуться.

Почти любой живой организм производит намного больше потомства, чем нужно было бы для воспроизводства себя. Лосось откладывает тысячи икринок; кошка в течение жизни может принести несколько пометов по шесть-семь котят; женщина может родить десять и даже больше детей. Однако размер популяций животных практически не меняется от поколения к поколению. Тогда должен существовать механизм отбора тех, кому суждено будет выжить. Запомните хорошенько понятие отбора и обратите внимание еще на одну важную идею Дарвина: особи отличаются друг от друга ростом, весом, особенностями пищеварения, цветом глаз и волос, физической и психической выносливостью и сноровкой. Порой кажется, что каждый наш знакомый и даже каждое знакомое нам животное – все они уникальны. Не знаю, как там золотые рыбки, но доводилось ли вам встречать двух кошек с одинаковым характером?

Эта уникальность – движущая сила как эволюции, так и внутривидового разнообразия. Ибо если бы все мы были похожи друг на друга как две капли воды, эволюция бы остановилась. Кто-то должен побеждать, кто-то – проигрывать. Одни рождают потомство, наиболее «приспособленное» к успеху, и особи, которые выживают, должны быть более «приспособляемыми», должны успешнее адаптироваться к окружающей среде. Эта «приспособляемость» в узко биологическом смысле слова не связана ни с физической сноровкой, ни с силой, ни с мышечной массой, но лишь с соответствием между особенностями популяции и средой её обитания.

Почему так получается? Половое размножение и случайные мутации ведут к рождению отпрысков, которые несут в себе сочетание признаков двух различных особей, не являясь при этом точной копией ни одной из них. Признаки, которые позволяют этим отпрыскам лучше приспосабливаться к среде и производить себе подобных, с большей вероятностью перейдут к следующему поколению, и это поколение тоже изменится, или претерпит эволюцию. Дарвин рассматривает популяцию как совокупность уникальных особей: в мире природы невозможно представить себе «типичное животное» или «типичное растение». Даже стручки гороха, как нетрудно заметить, отличаются друг от друга, в точности как наши уши и носы. Капустные кочаны различаются по размеру, и наши головы тоже.

Дарвин обратил внимание на то, как животноводы добиваются необходимых признаков у домашних животных. Так, можно вывести породу карликовых пуделей, отбирая в каждом помете самых маленьких кобелей и сук, а потом спаривая их и вновь отбирая самых маленьких среди их щенков. Если повторять этот процесс вновь и вновь, то благодаря такому искусственному отбору каждое последующее поколение будет в среднем меньше предыдущего. Такому же отбору может быть подвергнуто множество признаков, среди которых – длинный нос колли, окрас ирландских сеттеров, степень дикости гибридов собаки и волка. Буквально за несколько десятилетий селекционерам удалось вывести бирманских кошек с острыми мордочками, а потом вернуть им обратно мордочки, больше напоминающие бульдожьи.

Здесь-то Дарвин и усмотрел механизм изменения живых существ с ходом времени. Преимущества в выживании касаются не только жизни отдельной особи, но и последующих поколений. Эволюция работает так: определенные особи рождаются с признаками, позволяющими им лучше приспосабливаться к окружающей среде, и в результате дольше живут и более успешно размножаются. В результате они передают эти признаки своим потомкам. И чем выше приспособляемость, тем с большей вероятностью отпрыски тоже выживут.

Благодаря естественному отбору виды оказываются лучше «приспособлены» к окружающей среде. Так, хищники ловят особей, которые медленнее реагируют на события в своем окружении, менее бдительны или лишены стадного чувства (и, не стремясь прибиться к стае, становятся более уязвимыми), и со временем добыча тоже эволюционирует. Живые существа меняются, приспосабливаются, а мир выбирает наиболее приспособленных. Так вершится безличный и медленный естественный отбор.

Попытаемся теперь использовать эту теорию постепенных изменений и их отбора на основе успешности приспособления к среде в анализе чудес физиологии – таких, как глаз млекопитающих, косточки внутреннего уха, крыло и, наконец, психика. Как вообще мог возникнуть глаз с его сотнями миллионов нервных клеток? Когда он появился? А была ли промежуточная форма глаза? И когда? Об 1 % нынешнего глаза едва ли имеет смысл говорить. Как возникло крыло? А среднее ухо? А психика?

Все эти структуры отнюдь не были целенаправленно созданы Всевышним Часовщиком в соответствии с Великим Замыслом. Они сложились в ходе миллиардов лет приспособления: не для того, чтобы воплотить совершенство, но для того, чтобы организм мог процветать в определенных жизненных условиях. Возьмем для примера крыло5. Пожалуйста, не проводите подобного эксперимента дома, но задумайтесь: что будет, если птице удалить 90 % каждого из крыльев? Вы 100 %-но лишите ее способности летать: одной десятой крыла делу не поможешь, и даже 25 %, судя по всему, тут недостаточно. И от дзенского хлопка одним крылом не будет никакого толку, так что мы особо не продвинемся, если предположим, что сначала возникло крыло, потом к нему добавилось еще одно, и птицы научились летать. Но мелкие динозавроподобные предки птиц не перешли от передвижения по земле к полету в мгновение ока. Если бы такое случилось, нам пришлось бы в корне пересмотреть свои представления как о генетике, так и об эволюции.

Разве могло бы крыло появиться ни с того, ни с сего? Просто взять и вырасти на спине у маленького динозавра, вдруг наделив его способностью налетать и поедать всё, что попадется ему на глаза? Нет. А постепенно? Очень постепенно? И из чего оно тогда образовалось? Многие животные прыгают по ветвям деревьев, хватаясь за ветви лапами. Иногда, особенно у мелких животных, прыжку помогает всё тело, ловя воздух, словно парус. Если бы у них развились небольшие придатки к конечностям, эти дополнительные поверхности и действовали бы подобно парусам или самолетным крыльям. И любое животное, у которого бы увеличилась площадь поверхности при сохранении веса, оказалось бы способно к более длинным прыжкам. И со временем всё большее увеличение этих придатков, «закрылков» или элеронов, могло бы оказаться полезным определенным видам животных в определенных условиях обитания. И первые падения и парения могли бы постепенно превращаться во всё более длинные прыжки. И вот оно – рождение крыла. Дело просто в том, что на это ушло намного больше времени, чем мы можем себе представить.

Первая проба крыла?

Дарвин предложил рассматривать развитие живых организмов на шкале эволюционного, а не личного или исторического времени. Когда мы смотрим ускоренное кино, в котором показывается рост растения, то видим кардинальные изменения формы растения, неприметные глазу при обычном наблюдении. Мы не воспринимаем побеги, бутоны, цветки, плоды, их осыпание и состояние покоя как цикл, они кажутся нам статичными положениями. Точно так же ученые на заре биологии относились к биологическим видам.

Мы просто не можем непосредственно охватить весь цикл развития многовековых деревьев – таких, как гигантские секвойи в Сьерра-Невада, которые живут тысячелетиями. А геологическое время – оно еще более… гм, геологическое, ибо включает в себя события, происходившие на протяжении сотен миллионов лет. За это время протоконтинент Пангея разделился на материки, существующие поныне. Но поскольку в жизни отдельно взятого человека не возникает нужды в подобном обзоре, мы не можем даже помыслить себе такие масштабы времени, хотя они были бы сопоставимы с ускоренным геологическим временем, в ходе которого развивалось человечество. Физической эволюции потребовались миллиарды лет, чтобы выполнить свою задачу: тысячи за тысячами, а то и миллионы поколений. Меньше ста поколений отделяет нас, современных людей, от современников Христа.

Имея в своем распоряжении столько времени, эволюция нуждается лишь в незначительных и согласованных приобретениях в каждый данный его момент. Если небольшое увеличение несущей поверхности позволяет животному прыгнуть чуть дальше и при этом выжить, не разбившись, а возможно, раздобыть чуть больше пищи, сбежать еще от одного хищника и произвести больше потомства, последующее развитие в том же направлении может позволить добиться еще большего. Эти физические приспособления добавляются далее по экспоненциальному закону, надстраиваясь друг над другом.

За миллионы лет у предков человека, с периодом смены поколений в пять лет, было огромное количество времени для развития разных форм приспособления. А у живых существ, которые размножаются быстрее (например, у животных смена поколений происходит раз в три-четыре года, а у бактерий и вовсе не требуют особого времени), существенные изменения могут уложиться лишь в несколько тысяч лет. Так, у кишечной палочки – этого излюбленного объекта исследования ученых – цикл смены поколений занимает всего несколько часов.

С учетом этой временной шкалы и отбора полезных приобретений на каждое из чудес биологии должно было сполна хватить и времени, и счастливых случаев. В конце концов, общий предок породил и шимпанзе, и нас за несколько миллионов лет, да и с бактериями у нас общие корни. Потомки бактерий, из которых возникли мы, имели в своем распоряжении миллиарды и миллиарды поколений, в ходе которых могла осуществляться их эволюция, ибо для абсолютного большинства представителей живой природы, населяющей Землю, цикл смены поколений был очень короток.

Но даже если времени было в избытке, неужели за существенными изменениями и в самом деле мог стоять столь простой механизм? Рассмотрим упрощенный случай наращивания изменений в ходе эволюционного времени. Возьмем какой-нибудь простой и линейный признак – скажем, рост, дающий, среди ряда прочих преимуществ, возможность охватить взором горизонт.

Пусть прирост осуществляется едва заметно. Скажем, рост одной группы предков человека увеличивается крайне медленно, лишь в 1,0001 раз быстрее, чем рост другой группы предков, у которых он не изменяется вообще. Спаривание двух однофутовых предков, чей рост с ходом поколений не меняется, ведет к рождению однофутового же отпрыска, а спаривание двух медленно растущих однофутовых предков – к рождению отпрыска ростом в 1 фут и 1 / 10 000 дюйма.

Эти два причудливых с виду предка начинают эволюционировать примерно с одного и того же роста. Но миллион лет спустя разница между ними будет весьма велика: тот, что справа, будет в 484 миллиона раз выше!

Пусть в этом сверхупрощенном примере все растущие спариваются, равно как и все нерастущие, и каждое новое поколение накапливает изменения. Иными словами, рост первого поколения отпрысков растущих будет 1,0001 фута, а рост следующего поколения будет еще в 1,0001 раз больше, то есть составит 1,00020001 фута, а не 1,0002 фута (рост каждого нового поколения вычисляется посредством умножения роста предыдущего поколения на коэффициент прироста).

А теперь построим геометрическую прогрессию: вычислим разницу в росте между двумя группами, которая могла возникнуть за краткий период эволюционного времени, допустим, за миллион лет, что составляет всего 1/5000 истории нашей планеты, и с более или менее типичной для наших предков длительностью цикла смены поколений в 5 лет (что дает 200 000 поколений для эволюционного развития).

Всего за миллион лет растущие станут в 484 миллиона раз выше нерастущих!

Экспоненциальные изменения, бесконечно малые в пределах как одного поколения, так и сотни, со временем накапливаются. Если взять фотографии двух групп с разрывами во времени, можно пронаблюдать медленный рост, вполне достаточный, скажем, для того, чтобы сформировать крыло, особенно если цикл смены поколений длится значительно меньше пяти лет. За 125 000 лет группы будут различаться по росту уже в 12 раз, за 250 000 лет – примерно в 148 раз, а за 500 000 лет – приблизительно в 22 000 раз.

Незначительные различия в эффективности воспроизводства, если они более или менее постоянны, могут в результате экспоненциального роста привести к огромным изменениям в группе животных. Если бы изменения накапливались линейно, то есть рост каждого последующего поколения увеличивался на 0,0001 фута, члены растущей группы стали бы за это время в 21 раз выше членов нерастущей группы – да, конечно, и это весьма ощутимый прирост, но он ни в какое сравнение не идет с геометрической прогрессией.

Вернемся к глазу. Очевидно, что современный глаз, с каким мы имеем дело сейчас, не мог возникнуть на пустом месте. А какой смысл был бы в части глаза? Но не исключено, что ему предшествовали прототипические, примитивные механизмы, по-своему помогавшие живым существам в приспособлении и обладавшие, так сказать, потенциалом.

Один из путей к ответу на поставленный вопрос ведет нас на Ближний Восток, вглубь земли. Подземные кроты, обитающие в этой части земного шара и называемые слепышами (Spalax ehrenbergi), полностью слепы, поскольку живут в темноте, в пещерах. Рудиментарные глаза слепыша сокрыты глубоко под шерстью и толстым слоем кожи. Когда животные подвергаются интенсивному световому воздействию, электроды, вживленные в мозг, показывают полное отсутствие реакции. Слепыш слеп как крот. Зачем ему тогда глаза? Если они не используются для зрения, есть ли у них еще какое-нибудь применение, которое дало бы нам ключ к ранним этапам приспособления живых организмов? Следует отметить, что зрительное восприятие мира, подобное нашему, в отправной точке эволюции вовсе не было критично, поскольку любой род ощущений, говорящих нам о том, что происходит в мире, по-своему адаптивен. Знание о смене времен года полезно в определении того, когда искать пищу, когда запасать, а когда не высовывать носа из-под земли. Способность различать день и ночь тоже дает огромное преимущество. Организму, обладающему этой способностью, легче избегать хищников и добывать пищу. А нервной ткани для получения подобной информации нужно не слишком много.

Сетчатка слепыша помогает ему различать времена года по длительности светового дня, а не по изменениям в температуре. У позвоночных в глубинах мозга есть шишковидная железа, выделяющая мелатонин в ответ на изменения светового дня (сигнализирующие, конечно, о смене времен года). Шишковидная железа стимулируется информацией с сетчатки глаза. И этот «глаз» дает слепышу возможность воспринимать изменения освещенности и, следовательно, приспосабливаться к смене времен года. Иными словами, даже этот 1 % глаза может спасти животному жизнь или просто помочь приспособиться.

Конечно, такое преимущество есть не только у кротов. Слепые люди, у которых сохраняется способность к различению света и тьмы, могут благодаря этой минимальной чувствительности избегать опасностей, способны пройти в дверной проем, не ударяются о стены и крупные предметы. Люди с чуть лучшим зрением, хотя и имеют официально поставленный диагноз «слепота», более или менее ориентируются в окружающем мире, хотя их зрение составляет не более 30 % от нормального. Поэтому разумно предположить, что если на ранних стадиях эволюции животное было бы способно просто отличать свет от тьмы, оно все равно находилось бы в выигрышном положении.

В свою очередь, подобного рода чувствительность к свету могла бы развиваться и дальше, переходя от простого различения света и тьмы к их градациям: например, прирост темного тона может свидетельствовать о приближении хищника. К восприятию подобных изменений способен глаз лягушки.

С ходом времени могли накапливаться всё новые и новые изменения, при условии, что они давали живым организмам преимущество в приспособлении. Способность видеть цвета, это кардинальное изменение зрения у обезьян и человека, дает дополнительную информацию, способствующую приспособлению. К примеру, нам и нашим предкам легче искать пищу: если для черно-белого зрения зрелый красный плод не особенно отличим от темно-зеленых листьев кустарника, то в цвете он сразу бросается в глаза.

И за это долгое время некоторые из наших самых важных признаков и способностей были «заимствованы» у структур, исходно сложившихся для решения других задач. Как в настоящей армии, здесь не так уж важно, если новобранец не сразу годен к воинской службе: побольше строевой подготовки – и всё получится. У птиц и летучих мышей на основе костей передних конечностей сформировались крылья. Многие из обычных функций этих конечностей – например, копание в земле или оборону – принял на себя клюв. «Большой палец» панды – на самом деле кость запястья, рекрутированная для общипывания листьев с бамбука6.

В повседневной жизни наблюдается то же самое. Вы можете использовать персональный компьютер для работы с электронными таблицами, но можете запустить на нем и игру. А можете начать играть, подсесть на игры и в какой-то момент обнаружить, что используете компьютер преимущественно для игры. Наконец, можете даже придумать новую игру и начать карьеру разработчика компьютерных игр.

Нечто подобное случилось с нашими замечательными косточками среднего уха. Легко поверить, что их хитроумное сочетание и впечатляющее функционирование – дело рук Господа, и что они представляют собой наилучший из возможных механизмов слуха. Да, конечно, ухо – чудесная физическая система невероятной сложности. В нем есть и широкодиапазонный анализатор звуковых волн, и усилительная система, и система двухсторонней связи, и релейный блок, и многоканальный передатчик, преобразующий механическую энергию в электрическую, и гидравлическое уравновешивающее устройство. И всё это умещается в 2 кубических сантиметрах.

Звуковые волны скатываются под давлением по слуховому каналу к барабанной перепонке, заставляя ее вибрировать. Вибрация барабанной перепонки вызывает колебания трех косточек среднего уха (слуховых косточек), получивших название в соответствии с формой: молоточек (malleus), наковальня (incus) и стремечко (stapes). Их колебания соответствуют исходному сигналу по частоте, но превосходят его по амплитуде (в двадцать пять раз). Благодаря этому усилению волны проникают во внутреннее ухо, где преобразуются в электрическую энергию нервных клеток. И уже внутри мозга мы слышим Моцарта, шум водопада, стихи и жалобы соседей.

Но у нас не было бы столь великолепных ушей, если бы наши предки-рептилии не реагировали на звук челюстями. Рыбы «слышат» благодаря тому, что ощущают звуковые волны, которые передаются через воду, омывающую их с боков. Но когда животные начали выходить на сушу, звуковые волны стали передаваться через посредство воздуха, плотность которого намного ниже плотности воды, по причине чего он оказывает меньшее давление.

Это изменение передающей среды потребовало нового слухового механизма. Рыбам не нужно усиление звука, без которого не можем обходиться мы. На барабанную перепонку наземных позвоночных попадают лишь слабые звуковые волны, затем этот звук передается во внутреннее ухо (и далее в мозг) благодаря нашим неземным слуховым косточкам: молоточку, наковальне и стремечку.