Кто мы? Голос из бездны

Прежде чем мы нырнём в них с головой в следующей главе, я хочу вам показать, что сам Дарвин прекрасно знал о слабых местах своей теории. Он не прятал их. Он честно писал о них. И одно из этих слабых мест заслуживает особого упоминания прямо сейчас.

Что не увидел Дарвин: загадка сложных органов

В «Происхождении видов» есть знаменитый отрывок. Дарвин пишет (передаю смысл своими словами):

«Если можно было бы доказать, что существует хоть один сложный орган, который не мог возникнуть путём множества последовательных маленьких изменений, моя теория рухнула бы полностью».

Дарвин был исключительно честен. Он сам обозначил критерий, по которому его теорию можно опровергнуть.

И тут же приводит пример: глаз. Человеческий глаз — это чудо инженерной мысли. Линза-хрусталик фокусирует свет, диафрагма-зрачок регулирует яркость, сетчатка преобразует свет в электрические сигналы, которые по кабелю-зрительному нерву бегут в процессор-мозг. Всё это должно работать одновременно. Убери одну деталь — и система слепнет. Как такая сложная структура могла возникнуть шаг за шагом? Зачем нужна половина глаза?

Дарвин тут же предлагает возможное решение. Он рассуждает: можно представить себе последовательность — от светочувствительного пятна на коже до углубления, заполненного жидкостью, до примитивной линзы. Каждый шаг давал преимущество. Всё логично.

И здесь современный читатель обычно выдыхает: «Ну вот, всё объяснено». Но давайте притормозим.

Объяснение Дарвина — это гипотеза. Предположение о том, как могло бы это произойти. Это не описание реально найденных переходных форм. Сам Дарвин признавал: ископаемая летопись не показывает нам эту постепенность. В геологических слоях мы видим уже готовые, сложные глаза трилобитов, внезапно появляющиеся в кембрийский период. До них — ничего похожего.

И таких примеров — десятки. Органы, системы, механизмы, которые не работают «наполовину». Они должны были возникнуть сразу, комплексно. Или не возникнуть вовсе.

Мы детально разберём эту проблему в следующей главе. С цифрами, с расчётами вероятностей, с примерами, от которых у вас зашевелятся волосы на затылке. А пока просто запомните этот факт: сам Дарвин знал, что его теория висит на волоске. И этот волосок — происхождение сложности.

Странный случай человеческого мозга

Но давайте вернёмся к нам. К человеку. Потому что даже если мы примем как данность, что эволюция может создать глаз или крыло, с человеком возникает особая проблема.

Посмотрите на это с точки зрения естественного отбора.

Для выживания в африканской саванне не нужен мозг, способный писать оперы и доказывать теоремы. Для выживания нужны скорость, сила, умение находить еду и избегать хищников. Шимпанзе в саванне живёт с мозгом в три раза меньше нашего и прекрасно справляется. У него нет языка, нет философии, нет ядерной физики. И он не вымирает.

Зачем эволюции понадобилось создавать орган, который большую часть истории человечества просто простаивал? Представьте себе: наш вид, Homo sapiens, существует около 300 000 лет. И бóльшую часть этого времени наш гигантский мозг не использовался для высшей математики. Люди жили в пещерах, охотились на мамонтов, рисовали на стенах примитивные сцены. Уровень их жизни не требовал нейронов, способных постичь квантовую механику.

Это всё равно что в каменном веке дать человеку ноутбук. Без розетки, без интернета. Он мог бы разве что орехи им колоть.

Так зачем природа создала этот ноутбук? Зачем вложила столько ресурсов в орган, который начал окупаться только в последние несколько тысяч лет, с возникновением цивилизации?

Дарвинисты предлагают несколько объяснений. Например, гипотезу «полового отбора»: большой мозг был признаком привлекательности, как павлиний хвост. Или гипотезу «социального интеллекта»: сложная общественная жизнь требовала умения просчитывать поведение соплеменников, хитрить, заключать союзы.

Объяснения есть. Но все они — косвенные. Ни одно не доказывает необходимость такого мощного мозга. Остаётся ощущение, что эволюция словно готовила нас к чему-то большему. Или что-то — или кто-то — вмешалось в процесс.

Мы ещё вернёмся к этому в главе о генетике и «лишних» генах. А пока давайте подведём промежуточный итог.

Зеркало эволюции

Теория Дарвина — это великое достижение человеческой мысли. Она объясняет очень многое. Она красива. Она элегантна. Она дала нам карту, по которой мы ориентируемся в мире живой природы.

Но, как любая карта, она не равна территории.

На карте эволюции есть белые пятна. Есть участки, где береговая линия обрывается и начинается бездна неизвестности. Сам Дарвин это знал. Он надеялся, что будущие открытия заполнят пробелы. И некоторые действительно заполнили. Генетика подтвердила механизм наследственности. Молекулярная биология показала, что у нас общие гены с бананом и мухой-дрозофилой. Это потрясающие подтверждения.

Но некоторые вопросы остались без ответа. И чем больше мы узнаём, тем острее они встают.

Как возникла первая жизнь из неживой материи? Эволюция объясняет, как из простого получается сложное. Но она не объясняет, как из ничего получилось хоть что-то. Как из бульона химических элементов собралась первая самовоспроизводящаяся молекула?

Как возникла информация в ДНК? ДНК — это не просто химия. Это код. Инструкция. Программа. В каждой клетке вашего тела записана информация, сопоставимая по объёму с многотомной энциклопедией. Откуда взялся этот код? Кто или что написал первую строчку?

Как объяснить скорость появления новых форм? Кембрийский взрыв, о котором мы будем говорить в следующей главе, показывает, что эволюция может идти не постепенно, а рывками, взрывами. Почти все современные типы животных появились за удивительно короткий (по геологическим меркам) промежуток времени.

И самый главный вопрос: как материя породила сознание? Как электрические импульсы между нейронами превращаются в чувство красоты, в любовь, в угрызения совести, в вопрос «Кто я?». Естественный отбор объясняет, почему полезно отличать красный цветок от зелёного. Но он не объясняет, почему мы осознаём красный цвет. Почему мы не просто реагируем на стимулы, а проживаем это как субъективный опыт.

Дарвин и Эмма: спор о душе

Чарльз женился на своей кузине Эмме Веджвуд. Это был счастливый брак. Десять детей, уютный дом в Дауне, долгие вечера у камина. Эмма была умна, образованна, любила музыку и — глубоко верила в Бога. Для неё спасение души было не метафорой, а буквальной реальностью.

Представьте себе эту сцену. Чарльз работает над рукописью, которая, как он сам понимает, подрывает основы веры миллионов людей — включая его собственную жену. Он знает, что каждая написанная страница причиняет ей боль.

Эмма писала ему письма. Одно из них, вскоре после их свадьбы, сохранилось. Она мягко, но твёрдо просила его не отвергать веру. Она боялась, что наука уведёт его от Бога, а значит — от неё, от их вечной встречи после смерти. Для неё это был вопрос вечности.

Чарльз хранил это письмо всю жизнь. Он не выбросил его, не забыл. Он написал на нём карандашом: «Когда я умру, знайте, что я много раз целовал это письмо и плакал над ним». Он любил её. Но он не мог остановиться.

Вот что значит жить на разрыве эпох. Ты любишь человека — и одновременно разрушаешь его мир. Ты хочешь быть честным перед наукой — и не можешь быть честным до конца с самым близким человеком. Дарвин так и не стал атеистом в полном смысле. Он называл себя агностиком. Но Эмма до конца жизни надеялась, что перед смертью он примет Бога. Этого не случилось.

Эта личная драма — ключ к пониманию того, почему Дарвин так долго молчал. Дело было не только в страхе перед коллегами или церковью. Дело было в любви.

Что Дарвин не знал о ДНК

Дарвин рассуждал о «частицах наследственности» — он называл их «геммулами». Он думал, что каждая клетка тела выделяет мельчайшие частицы, которые собираются в половых органах и передают признаки потомству. Это была красивая догадка. И она оказалась неверной.

Настоящий ответ нашёл монах по имени Грегор Мендель. Он работал в тиши монастырского сада в Брно и экспериментировал с горохом. Мендель показал: признаки передаются дискретными единицами, которые мы теперь называем генами. Доминантными и рецессивными. Его работа была опубликована ещё при жизни Дарвина, но Дарвин её не читал. Два гения, современники, разминулись на расстоянии вытянутой руки.

А потом пришли Уотсон и Крик и показали: наследственная информация хранится в двойной спирали ДНК. Это молекула, состоящая из четырёх «букв» — нуклеотидов А, Т, Г, Ц. Их последовательность — это инструкция по сборке организма.

И вот тут возникает первая странность, которую сам Дарвин не мог предвидеть. ДНК — это код. Буквально. Это система записи информации, похожая на компьютерную программу или на текст. В каждой клетке вашего тела — около трёх миллиардов «букв». Если распечатать геном человека в виде книги, получится библиотека из нескольких тысяч томов.

Откуда взялась эта информация?

Дарвиновский механизм — случайные мутации плюс отбор — может объяснить изменение уже существующей информации. Но он не объясняет возникновение первой осмысленной генетической программы. Это как если бы вы сказали, что, переставляя буквы в книге, можно со временем написать новую книгу. Но кто написал первую книгу?

Учёные до сих пор спорят о происхождении жизни — абиогенезе. Есть эксперименты, показывающие, что в условиях древней Земли могли возникать аминокислоты. Но от аминокислоты до самовоспроизводящейся клетки с ДНК — дистанция космического масштаба. Как будто вы нашли кирпич и утверждаете, что из него сам собой, без архитектора, построится небоскрёб.

Пауза перед погружением

Мы стоим на пороге.

В этой главе мы обрисовали теорию Дарвина. Мы отдали ей должное. Это база, с которой начинает любой современный разговор о происхождении человека. Отрицать эволюцию целиком — так же глупо, как отрицать, что Земля круглая.

Но мы также заметили, что в этой базе есть трещины. И нам предстоит в них заглянуть.

В следующей главе мы будем делать то, за что меня, возможно, проклянут биологи-ортодоксы. Мы будем задавать неудобные вопросы. Мы будем считать вероятности. Мы будем рассматривать «кембрийский взрыв» и «пропавшие звенья». Мы будем искать пределы возможностей случайных мутаций. Мы поставим теорию Дарвина на паузу и внимательно проверим её на прочность.

Не для того, чтобы её разрушить. А для того, чтобы понять: может быть, мы чего-то не знаем? Может быть, механизм сложнее? Может быть, естественный отбор — это часть большой картины, но не вся картина?

Я прошу вас отнестись к этому спокойно. Мы не выбираем лагерь. Мы не кричим: «Дарвин ошибался!» Мы говорим: давайте посмотрим на факты, которые не укладываются в схему. Давайте будем честными до конца. Даже если это разрушит наше спокойствие.

Потому что настоящая наука — это не догма. Это умение смотреть на неудобные факты и говорить: «Хм, я этого не понимаю. Давай разбираться».

Именно этим мы и займёмся.

Готовы? Тогда вперёд. В зону турбулентности.

Глава 2. Зона турбулентности: неудобные вопросы

В первой главе мы неторопливо прошлись по палубе "Бигля", послушали спор Чарльза с женой, заглянули в чашки Петри к бактериям Ленски. Мы видели силу и стройность дарвиновской теории, признали её гениальность. И это было правильно. Нельзя критиковать то, чего не понимаешь. Нельзя рушить стену, не изучив её кладку. Мы изучили.

Но теперь мы покидаем солнечную палубу. Мы спускаемся в машинное отделение. Туда, где жарко, шумно и пахнет машинным маслом. Туда, где находятся механизмы, которые должны работать идеально — иначе весь корабль пойдёт ко дну. И сегодня мы будем проверять эти механизмы на прочность. Без гнева и пристрастия. Просто смотрит на факты и задаём вопросы. Неудобные вопросы.

Сразу предупрежу: читать эту главу будет немного тяжелее, чем первую. Мы полезем в дебри палеонтологии, биохимии и теории вероятностей. Но я обещаю: оно того стоит. Потому что, когда вы закроете последнюю страницу этой главы, мир уже не будет казаться таким простым и однозначным, как раньше. А это и есть главная цель нашего путешествия.

Итак, пять главных проблем. Пять ударов в колокол. Пять поводов задуматься.

Начнём с самой древней, самой глубокой и самой загадочной. С того, что палеонтологи между собой называют "Кембрийским взрывом", а за глаза — "самым неудобным фактом в истории биологии".

Удар первый: когда эволюция нажала на газ

Представьте себе театр. Занавес поднимается медленно-медленно. Проходит час, другой, третий. На сцене почти ничего не происходит. Какие-то тени мелькают в глубине, какие-то одинокие фигуры бродят без видимой цели. Вы начинаете скучать, поглядывать на часы, думать о буфете. И вдруг — БАХ! — занавес взлетает до самого верха, и на сцене оказывается весь актёрский состав разом. Все в ярких костюмах, все поют и танцуют, играет оркестр, свет прожекторов слепит глаза. Вы потрясены. Вы аплодируете стоя. Но где-то в глубине души недоумеваете: а где, собственно, развитие сюжета? Где второй акт? Почему все герои появились одновременно и без предупреждения?

Примерно так выглядит история жизни на Земле, если смотреть на неё через палеонтологическую летопись. И это не моя метафора. Это научный факт, известный уже полтора столетия и до сих пор не получивший окончательного объяснения.

Земля сформировалась около 4,5 миллиардов лет назад. Первые признаки жизни — примитивные бактерии и археи — появились где-то 3,5-3,8 миллиарда лет назад. И дальше наступила невероятно долгая, невообразимо скучная пауза. Почти три миллиарда лет — вдумайтесь в эту цифру! — на Земле не происходило ничего принципиально нового. Бактериальные маты, строматолиты, одноклеточные организмы. Всё. Никакой сложности. Никаких многоклеточных. Никаких тебе ракушек, рыбок, червячков. Планета была гигантским микробиологическим супом.

Первые многоклеточные появляются около 600 миллионов лет назад. Это так называемая эдиакарская биота. Странные, мягкотелые, ни на что не похожие существа. Они напоминают то ли растения, то ли грибы, то ли нечто среднее. У них нет глаз, нет ртов, нет конечностей в привычном понимании. Они лежат на дне океана и впитывают питательные вещества всей поверхностью тела. Учёные до сих пор спорят, можно ли их вообще считать животными или это какая-то отдельная, тупиковая ветвь эволюции.

И вот, около 540 миллионов лет назад, происходит то, что геологи называют границей докембрия и кембрия. И то, что биологи называют Кембрийским взрывом.

За отрезок времени, который по геологическим меркам можно назвать "мгновением ока" — по разным оценкам, от 5 до 20 миллионов лет, — в палеонтологической летописи появляются практически все основные типы животных, существующие сегодня. Членистоногие, моллюски, хордовые, иглокожие, кольчатые черви, плеченогие. И не просто появляются, а в уже готовом, сложнейшем виде. С глазами, пищеварительными системами, нервными узлами, конечностями. С панцирями из хитина и карбоната кальция. С системами размножения и выделения.

Самые знаменитые жители кембрийского периода — трилобиты. Эти ребята достойны отдельного абзаца. Трилобиты были членистоногими, похожими на мокриц, но гораздо сложнее устроенными. Их тело было покрыто прочным панцирем, разделённым на сегменты. У них были сложные фасеточные глаза, состоящие из тысяч отдельных линз. И линзы эти были сделаны из кальцита — кристаллического минерала. Кальцитовые линзы! Понимаете уровень инженерной мысли? Мы, люди, научились делать оптические приборы только несколько веков назад. А трилобиты щеголяли с каменными глазами более полумиллиарда лет назад. Более того, их кальцитовые линзы были устроены так хитро, что компенсировали оптические искажения — точно так же, как современные дорогие объективы. Эту конструкцию учёные смогли оценить и понять только в XX веке.

И вот вопрос: откуда всё это взялось? Да ещё так быстро?

Сам Дарвин прекрасно знал об этой проблеме. В "Происхождении видов" он честно написал: "То обстоятельство, что целые группы видов внезапно появляются в определённых слоях... это серьёзное возражение, которое может быть выдвинуто против моей теории". Дарвин надеялся, что будущие палеонтологические открытия заполнят пробелы. Что будут найдены переходные формы. Что докембрий окажется полон предков кембрийских существ, просто мы их ещё не нашли.

Прошло более ста шестидесяти лет. Палеонтология шагнула далеко вперёд. Мы нашли множество удивительных существ. Мы открыли динозавров, птерозавров, ихтиозавров. Мы нашли переходные формы между рыбами и амфибиями, такие как тиктаалик. Мы нашли переходные формы между динозаврами и птицами, такие как археоптерикс и микрораптор. Мы нашли десятки видов древних гоминид. Палеонтологи перелопатили миллионы тонн породы.

Но вот что показательно: переходных форм между докембрийскими простецами и кембрийскими сложноустроенными организмами практически нет. Эдиакарская биота, как выяснилось, не является прямым предком кембрийских животных. Это какая-то параллельная, тупиковая ветвь. Они исчезают незадолго до начала кембрия, словно освобождая сцену для новых актёров. И новые актёры выходят на сцену сразу, без репетиций, в полном гриме и костюмах.

В 1995 году известный американский палеонтолог Дуглас Эрвин, специалист по кембрийскому периоду, написал в своей книге: "Появление многоклеточных животных остаётся одной из величайших загадок эволюционной биологии. У нас нет убедительного объяснения того, почему это произошло так быстро и так поздно в истории Земли".

Прошло ещё тридцать лет. Появились новые гипотезы. Одна из самых популярных — кислородная. Якобы в докембрии в атмосфере Земли было слишком мало кислорода для поддержания сложной многоклеточной жизни. А потом уровень кислорода резко вырос, и эволюция рванула вперёд. Звучит логично. Но данные бурения древних пород показывают, что уровень кислорода достиг необходимых значений за сотни миллионов лет до кембрия. Животным было чем дышать. Они не дышали.

Другая гипотеза — генетическая. Якобы в какой-то момент у живых организмов появились Hox-гены, отвечающие за план строения тела. Эти гены-архитекторы позволяют создавать сегментированные тела, конечности, сложные структуры. Да, это важное открытие. Hox-гены действительно есть у всех сложных животных. Но откуда взялись сами Hox-гены? Какой механизм их создал? И почему они возникли именно тогда, а не на миллиард лет раньше или позже? Случайная мутация? Одна? Или множество одновременных?

Третья гипотеза — экологическая. Якобы в кембрии возникли принципиально новые экологические отношения: хищничество. Появление первых хищников заставило жертв эволюционировать быстрее, отращивать панцири, шипы, средства защиты. Гонка вооружений ускорила эволюцию. Тоже разумно. Но хищничество само по себе требует довольно сложного устройства: нужно уметь находить добычу, догонять её, захватывать, переваривать. Чтобы стать хищником, уже нужен продвинутый организм. Это замкнутый круг.

Ни одна из гипотез полностью не объясняет кембрийский взрыв. Они лишь описывают его с разных сторон. А факт остаётся фактом: палеонтологическая летопись не показывает нам постепенного усложнения. Она показывает внезапное появление сложности. Как будто кто-то нажал на кнопку "ускорить". Или как будто кто-то загрузил на Землю готовые проекты.

Теперь давайте зайдём с другой стороны. С математической. Здесь нас ждёт второй удар.

Удар второй: математика бьёт тревогу

Представьте себе игральный кубик. У него шесть граней. Вероятность выбросить шестёрку — один к шести. Это каждый может. Теперь представьте, что вам нужно выбросить шестёрку десять раз подряд. Вероятность — примерно один к шестидесяти миллионам. Это уже сложнее, но в принципе возможно, если у вас есть много попыток. Теперь представьте, что вам нужно выбросить шестёрку тысячу раз подряд. Вероятность настолько мала, что даже если бы каждый атом в видимой Вселенной бросал кости с момента Большого взрыва, успех всё равно был бы практически исключён.

Примерно таковы шансы на случайное возникновение сложных биологических систем, по мнению ряда математиков и биохимиков.

Давайте разберём это подробнее. Что такое белок? Это молекула, состоящая из цепочки аминокислот. Аминокислот в природе существует двадцать типов. Они соединяются в определённой последовательности, а затем цепочка сворачивается в сложную трёхмерную форму. Именно эта форма определяет функцию белка. Если последовательность аминокислот неправильная, белок не свернётся как надо и не будет работать. Более того, неправильный белок может стать ядом для клетки.

Теперь представьте себе среднестатистический функциональный белок. Он состоит из примерно трёхсот аминокислот. Количество возможных комбинаций последовательности из трёхсот звеньев при двадцати типах аминокислот равно двадцати в трёхсотой степени. Это единица примерно с тремястами девяноста нулями. Это число, которое невозможно произнести вслух, не сбившись. Оно на много порядков больше, чем количество атомов в наблюдаемой Вселенной. Напомню: атомов во Вселенной около десяти в восьмидесятой степени — единица с восемьюдесятью нулями. А у нас — единица с тремястами девяноста.

Но это ещё цветочки. Вопрос не только в общем количестве возможных комбинаций, а в том, сколько из них являются функциональными. То есть такими, которые дают работающий, полезный для клетки белок.

Исследования в этой области ведутся давно. Один из пионеров — биохимик Роберт Зауэр из Массачусетского технологического института. Ещё в 1980-х годах он проводил эксперименты по мутагенезу белков, пытаясь понять, насколько чувствительны белки к изменениям аминокислотной последовательности. Результаты оказались шокирующими. Даже небольшие изменения в ключевых участках белка приводили к полной потере функции. Белки оказались невероятно "хрупкими" с точки зрения сохранения функциональности. Доля работающих последовательностей среди всех возможных оказалась исчезающе мала.

Более поздние исследования, в том числе с применением компьютерного моделирования, дают разные оценки доли функциональных белков. Разброс велик: от одного на десять в шестидесятой степени до одного на десять в сотой степени. Это как если бы вы искали одну конкретную песчинку, затерянную во всех пустынях Земли, во всех горах, во всех океанских пляжах. И даже хуже.

Критики дарвинизма, такие как известный британский астрофизик Фред Хойл, использовали эти цифры для жёстких выводов. Хойл, кстати, не был креационистом в религиозном смысле. Он был атеистом. Но как математик он не мог игнорировать числа. Он писал: "Вероятность того, что жизнь возникла случайно, сравнима с вероятностью того, что ураган, пронёсшийся над свалкой, соберёт Боинг-747". Фраза стала крылатой.

Хойл пошёл ещё дальше. Он предположил, что жизнь была занесена на Землю из космоса — гипотеза панспермии. Но это, как вы понимаете, лишь отодвигает вопрос: если жизнь возникла где-то ещё, то как она возникла там? Та же самая математическая проблема просто переносится на другую планету.

Дарвинисты отвечают на это возражение. Их главный контраргумент: эволюция не перебирает все возможные комбинации случайным образом. Она идёт маленькими шагами. Каждый шаг даёт преимущество и закрепляется естественным отбором. Это не случайный поиск иголки в стоге сена. Это скорее подъём по склону холма, где каждый шаг делает вас чуть выше, чем вы были раньше.

Метафора красивая. Но она работает только при одном условии: каждый промежуточный шаг должен быть полезен. Каждый промежуточный белок должен давать организму какое-то преимущество. Если белок не работает до тех пор, пока не собран полностью, то половинка белка бесполезна. Естественный отбор не сохранит её "на будущее". У эволюции нет стратегического плана. Она не знает, что через миллион лет из этой половинки получится нечто гениальное.

Это подводит нас к третьему удару.

Удар третий: несократимая сложность и проклятие мышеловки

В 1996 году малоизвестный профессор биохимии из Лихайского университета по имени Майкл Бихи написал книгу. Она называлась "Чёрный ящик Дарвина". Биохимическое сообщество ожидало рядовую научную монографию. Но книга стала бомбой. Бихи ввёл в научный оборот понятие "несократимая сложность", и с тех пор споры вокруг него не утихают.