Текст книги "Веревка вокруг Земли и другие сюрпризы науки"
Автор книги: Карл Саббаг
сообщить о нарушении
Текущая страница: 7 (всего у книги 18 страниц)
Эти живые организмы развивались в той же самой среде, что и растения с животными, и часто помогали выживать своим соседям. Один гриб, например, соседствует с некоторыми видами трав и следит за здоровьем каждой отдельной травинки. Если одна из травинок страдает от нехватки воды или питательных веществ, гриб выстраивает мостик между этой и ближайшей к ней здоровой травинкой и перекачивает свежую порцию воды и пищи. Другой гриб выстроил своеобразный треугольник отношений с некоторыми видами деревьев и белками. Грибница поселяется в корнях дерева и помогает ему добывать питательные вещества из почвы. Грибными телами [43]43
Тело гриба – видимая часть гриба. То, что мы в обиходе называем грибами, – на самом деле грибные тела. (Прим. перев.).
[Закрыть], образуемыми грибницей, питаются белки и вместе с пометом разносят споры к новым деревьям.
Пытаясь классифицировать те или иные формы жизни, ученые уже давно не полагаются на внешний вид. Изобретение сложной технологии анализа ДНК позволило наконец отыскать различия между грибами и растениями. В клеточных мембранах грибов, в отличие от мембран растительных клеток, не содержится клетчатки, и химические вещества, участвующие в метаболизме грибов, совсем не такие, как у растений.
Результаты анализов ДНК показали, что существуют три царства живых существ: животные, растения и грибы, – которые отделились от общего биологического предка около миллиарда лет назад. Царство грибов, в свою очередь, разделено как минимум на восемь различных подгрупп: от живущих в воде хитридиомицетов до дрожжей и пенициллина, от паразитирующих на растениях пукциниомицетов до съедобных грибов и поганок. Как и в случае с растениями и животными, разнообразие видов грибов поражает: от микроскопических (те же дрожжи) до очень крупных. Самый крупный из найденных съедобный дождевик (эти грибы необычайно вкусны, если порезать их дольками и обжарить на сливочном масле) был в обхвате 2,6 метра и мог выпустить несколько миллиардов миллиардов спор – генетического материала, дающего жизнь другим дождевикам. На этом примере было подсчитано, что спор одного крупного дождевика хватит на то, чтобы заселить этими грибами несколько галактик.
Один из видов грибов, опенок, или армиллярия (Armillaria ostoyae),может разрастись аж до сотен гектаров и весить не одну сотню тонн. В американском штате Орегон найден опенок, которому, судя по всему, полторы тысячи лет, и каждая клетка этого гигантского гриба имеет одну и ту же ДНК. Таким образом, этот гриб – единый организм, который куда крупнее синего кита или секвойи. Он признан самым крупным живым существом на Земле.
Кто же изобрел колесо?
Колесо – сугубо человеческое изобретение. Ни одно другое существо в процессе эволюции так и не обзавелось комплектом колес, чтобы облегчить себе перемещение. Иногда, правда, ученые вспоминают саламандр, которые сами образуют нечто вроде естественной шины, сворачиваясь в круг и скатываясь с горки. Подобным же образом поступают и некоторые гусеницы. Если рассматривать вопрос в этом ракурсе, то изобретателями колеса можно счесть первобытных людей – еще много тысяч лет назад они подкладывали под особенно тяжелые камни бревна и катили камни по ним. Однако подлинным открытием стало появление оси, чтобы объект мог перемещаться на значительные расстояния и при этом не приходилось через каждые два-три шага менять и перекладывать бревна-катки.
Трудно себе представить, чтобы в живой природе мог возникнуть полный аналог колеса, ведь органы человека и животных требуют кровоснабжения. Даже ногти и волосы – самые безжизненные на вид части тела – требуют постоянного питания, и даже самая развитая кровеносная система, будь она частью живого колеса из мяса и костей, при вращении завязалась бы в узел.
Но если мы обратим свой взгляд на более мелкие формы жизни, нежели люди, саламандры или гусеницы, то все-таки найдем существо, изобретшее или, скорее, превратившееся в ходе эволюции в нечто вроде колеса. Некоторые бактерии научились при помощи длинных волокон передвигаться в жидкой среде. Но они не просто совершают волоконцами, как веслами, круговые взмахи. Они крутятся сами, делая обороты вокруг волоконца, свободно крепящегося в углублении на поверхности бактерии. Получается, что волоконце, или жгутик (так этот орган бактерий называется в биологии), заменяет собой ось, а тело бактерии – колесо. У основания жгутика сосредотачиваются молекулы, которые в совокупности действуют как мотор и побуждают жгутик совершать до нескольких сотен оборотов в секунду. В 2008 году ученые из Оксфордского университета установили, что эти «моторы» даже снабжены сцеплением – молекулой, которая соединяется со жгутиком и отделяется от него, чтобы жгутик не крутился в те моменты, когда бактерии не нужно двигаться.
Рак-попрыгун
Действия наподобие почти моментального отдергивания руки от пламени являют собой жизненно необходимый защитный механизм. Те животные, которые не обладают быстротой реакции, позволяющей избежать опасности, неизбежно вымерли бы, предоставив выживать существам вроде нас, у которых такая способность есть и которые передают ее по наследству своим потомкам. Такие действия называются рефлекторными и сильно отличаются от большинства наших повседневных занятий.
Рассмотрим последовательность событий, из которых складывается наша реакция на увиденный стакан лимонада:
1. «Ага, я вижу стакан лимонада»;
2. «Хочу ли я пить?»;
3. «Да, хочу»;
4. «Сейчас мне надо бы отдать команду мышцам руки и пальцам поднести стакан ко рту»;
5. «А теперь не помешало бы открыть рот и выполнить сосательное движение, чтобы лимонад попал в полость рта», и так далее и тому подобное.
Хотя чисто теоретически информация от органов чувств, поступающая в мозг при соприкосновении с огнем, отчасти схожа со зрительной информацией о стакане лимонада, наши реакции при этом существенно различаются. Мы не говорим про себя:
1. «Ага, обжигающе горячее пламя»;
2. «Хочу ли я избежать соприкосновения с ним?»;
3. «Да, хочу»;
4. «Тогда надо бы отдать команду мышцам руки и убрать ладонь подальше от пламени».
Если бы мы каждый раз проходили через все эти стадии, у нас сейчас были бы обугленные культи вместо пальцев.
Мы и другие существа выработали некоторые действия, которые ради экономии времени происходят, минуя процесс принятия решений. Когда речь идет о рефлекторных действиях, путь от внешнего импульса (пламя) до реакции (движение мышц) проходит не через головной мозг, а по гораздо более короткому, «бессознательному» маршруту – через соответствующие отделы спинного мозга. На деле это вовсе не означает, что мы не осознаем происходящего, просто к тому времени, когда мы отмечаем болезненные ощущения от пламени, рука уже оказывается отдернута.
Нервную деятельность живых организмов часто изучают на примере пресноводных раков. В случае неминуемой угрозы у рака срабатывает очень важный рефлекс, который можно было бы назвать «прыжок на хвосте назад», – рак делает мощный гребок хвостом и, отскочив назад, избегает опасности. Мускулы, позволяющие сделать такой прыжок, срабатывают при получении сигнала от гигантского нервного волокна, расположенного у рака в брюшке. Отдельные предостережения от органов чувств об угрозе – будь то всплеск воды или тычок хищника – поступают по разным нервным волокнам к этому огромному волокну (оно называется брюшной нервной цепочкой), а места соприкосновения нервных волокон называются синапсами. Брюшная нервная цепочка, в свою очередь, пересылает информацию мышцам, когда количество импульсов от органов чувств, поступающих одновременно, достигнет критической массы – примерно так внезапный шквал звонков в службу спасения заставляет предположить, что случилось нечто действительно неприятное.
Ученые много лет бились над одним из аспектов этого рефлекса: как все эти сообщения от органов чувств попадают к гигантскому нервному волокну в одно и то же время, если воздействие происходило в самых разных уголках тела рака? Если бы сигналы о раздражении поступали с разными интервалами, брюшная нервная цепочка так никогда и не среагировала бы, поскольку отдельные части тела рака постоянно подвергаются некоему воздействию извне, и только когда все тело испытывает раздражение одновременно, это расценивается как угроза.
Почему это воспринимается как загадка? А потому, что органы чувств у рака очень разной длины. Две его антенны, шевелящиеся в воде, длиннее всего тела, а микроскопические усики, растущие из головы, намного короче. К тому же импульс о раздражении может возникнуть на любом участке антенны, а иногда и на нескольких участках сразу. И если бы все эти сигналы тревоги достигали синапсов в разное время, механизм реакции на раздражитель не был бы запущен. Хотя расстояния, преодолеваемые импульсами, чрезвычайно малы, рефлекс срабатывает за пятидесятую долю секунды, и, если бы одним импульсам пришлось проходить путь вдвое длиннее, чем другим, и тратить на это вдвое больше времени, рак никуда и не отпрыгнул бы.
Так или иначе, ученым все же удалось установить, что импульсы в организме рака синхронизируются и поступают в брюшную нервную цепочку одновременно. Но как это происходит?
Загадка была разгадана в 2008 году. Измерение скорости передачи нервных импульсов показало, что импульсы от кончиков антенн движутся быстрее, чем импульсы, возникшие ближе к месту соединения антенны с телом. То есть если один и тот же всплеск воды одновременно запускает импульсы в разных точках антенны, то сигнал от сенсоров, расположенных ближе к телу рака, плетется медленнее и поджидает, когда его догонят сигналы из более отдаленных участков, с тем чтобы они все смогли достигнуть пункта назначения одновременно.
Из такого объяснения может показаться, будто это сложный процесс, однако на практике синхронизация достигается довольно просто. Скорость движения импульса по нервному волокну связана с диаметром волокна. Нервные волокна в антеннах рака по мере приближения к телу увеличиваются в диаметре, в результате импульсы, подобно застенчивым подросткам, приходящим на вечеринку не по одному, а сразу кучей, прибывают к гигантскому волокну одновременно и приводят в действие рефлекс.
Мой сосед – липкая волосатая тарелка
Еще лет двадцать – тридцать назад выводы о том, какие виды в царстве животных родственны друг другу, делались на основе сравнения форм, размеров и других внешних характеристик особей, их костей и внутренних органов, то есть их морфологии. Но революция в области генетики, обогатившая нас знанием о том, что все в живом организме обусловлено генами в его ДНК, привела к удивительным открытиям, касающимся взаимоотношений между разными существами. Под «взаимоотношениями» мы в данном контексте подразумеваем следующее: находятся ли животные на одной и той же ветви или располагаются на соседних ветвях древа жизни – схемы в виде ствола с крупными ветвями и более мелкими веточками, составленной на основе наших познаний в области биологии и палеонтологии.
Чарльз Дарвин писал: «Зеленые ветви с распускающимися почками представляют существующие виды, а ветви предшествующих лет соответствуют длинному ряду вымерших видов. В каждый период роста все растущие ветви образуют побеги по всем направлениям, пытаясь обогнать и заглушить соседние побеги и ветви точно так же, как виды и группы видов во все времена одолевали другие виды в продолжительном жизненном столкновении» [44]44
Дарвин Ч. Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятных рас в борьбе за жизнь / Пер. с шестого издания (Лондон, 1872); отв. ред. А. Л. Тахтаджян. СПб.: Наука, 1991. С. 84. (Прим. ред.).
[Закрыть].
Побеги на древе жизни отображают те виды, которые существуют на Земле в наши дни. Два соседних побега являют собой два более близких друг к другу (и, как правило, более похожих) вида, чем два побега, расположенных по разные стороны ствола.
В последние двадцать или чуть больше лет при попытках разместить тот или иной вид в нужной части древа ученые все чаще прибегают к генетическому анализу. Грубо говоря, чем более схожи у двух видов наборы генов, тем ближе эти виды друг к другу на древе жизни. В ряде случаев результаты анализа целиком переворачивают привычные представления о взаимоотношениях видов. Возьмем, к примеру, птиц: поганки, которых традиционно считали родственниками гагар, по последним данным оказались ближе к фламинго; козодой, неприметная бурая птичка, как выяснилось, приходится родней разноцветным колибри, а попугаи и певчие птицы не так далеки друг от друга, как принято было полагать ранее.
Некоторые исследователи, прибегнув к этой технологии, попытались установить, кем приходится человек по отношению к другим животным. Количество общих у человека и шимпанзе генов оценивается по-разному, на заслуживающих наибольшего доверия сайтах, посвященных генетике, указывается цифра 99,4 %. Близость человека к человекообразным обезьянам вряд ли покажется кому-то странной. Их родство было очевидно уже давно, еще в те времена, когда ученые исходили из сходных морфологических признаков. Однако недавнее открытие, сделанное при помощи генетического анализа, явило миру нашего гораздо более неожиданного близкого родича – и вот его-то уж точно ни за что бы не выявили путем простого сравнения внешности, телосложения, анатомии или физиологии.
Трихоплакс (научное название – Trichoplax adhaerens) – вот он, тот представитель животного царства, чей геном, то есть вся совокупность наследственного материала, заключенного в полном наборе хромосом, выглядит, если верить Дэниэлу Роксару, биологу-эволюционисту из Калифорнийского университета в Беркли, «на удивление как наш». Удивление Роксара можно понять, ведь более непохожее на человека существо, чем примитивное морское многоклеточное трихоплакс, даже трудно себе представить. С греческого и латыни его название переводится как «липкая волосатая тарелка» (trichoplax (греч.) – «волосатая тарелка»; adhaerens (лат.)– «липкий, липучий»), и если вы окажетесь рядом с ним в зоопарке или океанариуме, то вы не только не признаете в нем родственника, но и, скорее всего, просто не разглядите.
Во-первых, в длину трихоплакс достигает только лишь миллиметра. Его тело состоит из клеток всего четырех типов и не обладает ни одним из органов или систем, которые формируются в человеческом эмбрионе благодаря нашим генам, – ни желудком, ни мускулами, ни нервами, ни половыми железами. У него нет даже головы. Он ползает, как амеба, по камням, раковинам моллюсков или какому-либо иному субстрату и добывает пищу, выпуская поверхностными клетками пищеварительные ферменты, которые расщепляют водоросли, попадающиеся трихоплаксу на пути.
Так чем же он так похож на человека?
Роксар и его коллеги выяснили, что ДНК «липкой волосатой тарелки» состоит из 11 514 генов, многие из которых являются аналогами генов гораздо более сложно организованных существ типа человека, – генов, необходимых для формирования таких частей тела, каких у трихоплакса… попросту нет! Например, трихоплакс располагает наследственным аппаратом для производства белков, которые в организме млекопитающих отвечают за управление отдельными функциями тех или иных клеток, – однако подобными клетками трихоплакс также не обладает. Получается, что генетическая информация, необходимая для формирования гораздо более сложных организмов, почему-то оказалась воплощена еще в таких древних и примитивных созданиях, как трихоплакс.
Тот же генетический анализ позволил прояснить еще один вопрос. Часть биологов полагала, что трихоплакс является представителем старейшей ветви своего «семейного древа», но, как оказалось, он все-таки моложе, чем другой кандидат на эту почетную должность – гребневик (ктенофора). Представители этого типа морских многоклеточных выглядят куда интереснее, чем «липкие волосатые тарелки», в их число входят, например, крохотная черноморская плевробрахия и поразительный венерин пояс – переливающееся всеми цветами радуги прозрачное существо, достигающее порой в длину полутора метров.
Пока фитогеномика (так назвали эту технику) только начала развиваться, так что вполне можно ожидать, что в ближайшем будущем древо жизни еще не раз подвергнется «обрезке» и «пересадке» ветвей.
Животный магнетизм
Уже давно экспериментальным путем установлено, что птицы для навигации используют магнитное поле Земли. В Северном полушарии они летом летят на север, вплоть до Арктики, чтобы вывести потомство, а зимой перебираются на юг, туда, где потеплее. Но долгое время ученые не знали, как именно работает эта способность. В черепах птиц были обнаружены скопления магнитных частиц, однако при отсутствии видимой связи между наличием частиц и органами чувств было трудно разобраться, являются ли эти скопления частью навигационной системы.
Группа ученых из Оксфордского университета, а также из США недавно выдвинула теорию, демонстрирующую, на какие хитроумные уловки пускается природа, чтобы облегчить некоторым видам выживание. Ученые предложили систему, которая никак не связана с магнитными частицами в головах птиц и основывается на существовании недолговечных молекул, чья продолжительность жизни зависит от окружающего магнитного поля.
Они предположили, что в световых рецепторах в сетчатке птичьего глаза содержатся молекулы, которые, поглощая свет, подвергаются химической реакции. В ходе реакции возникает поток частиц, живущих всего около миллионной доли секунды. Но точная продолжительность жизни молекул и, следовательно, их количество, сохраняющееся по истечении некоего временного интервала, определяются магнитным полем Земли. Сенсорная система в сетчатке птицы, по мнению ученых, каким-то образом отслеживает эти молекулы и срок их жизни и, исходя из полученных результатов, задает направление полета.
В этой теории есть только две загвоздки. Во-первых, существование такой системы в физиологии зрения птиц пока так и не доказано. И во-вторых, никто никогда не видел молекул, которые вели бы себя подобным образом. В 2008 году вторая проблема разрешилась – ученые заявили, что синтезировали в лабораторных условиях молекулы, подобные тем, что используются в птичьем зрении, и в магнитном поле они ведут себя именно таким образом.
В том же году было объявлено еще об одном странном открытии из области животного магнетизма. На этот раз не потребовалось никакого сложного лабораторного оборудования. Более того, это открытие мог совершить любой – требовалось всего лишь просмотреть картинки на сайте «Google Earth».
Немецкие ученые, доказавшие, что некоторые мелкие грызуны чувствительны к магнитному полю Земли, задались вопросом: не могут ли и более крупные животные обнаруживать эти поля? Они задумались о путях миграции стад крупного рогатого скота и оленей (в лабораторных условиях сымитировать такие процессы было бы затруднительно) и догадались для отслеживания этих путей использовать спутниковые снимки, свободно выложенные в Интернете.
Они изучили изображения более чем десяти тысяч стад по всей Земле и пришли к выводу, что животные обычно двигаются на север или на юг. Более того, это магнитныесевер и юг, слегка отличающиеся от географических, которые в свою очередь определяются по местонахождению Северного и Южного полюсов. Одна из распространенных проблем, сопутствующих научным опытам (особенно когда знаешь, что ищешь), – это так называемая исследовательская предвзятость. Как бы вы ни пытались сохранять объективность, очень легко впасть в соблазн и интерпретировать данные в свою пользу: например, когда вы пытаетесь определить, в каком направлении движется то или иное стадо, зная при этом, какое направление их движения выгодно для вас. Чтобы исключить этот фактор, ученые попросили студентов университета проанализировать те же снимки. Мнения обеих групп совпали.
Пока не известно, почему рогатый скот и олени предпочитают перемещаться на север либо на юг, но ученые высказали следующее соображение: если это действительно общая тенденция, то, может быть, ее стоит учитывать при строительстве коровников. Довольные коровы дают больше молока, а если корова вынуждена постоянно находиться в стойле головой на запад или восток и это причиняет ей дискомфорт, надои ее могут и упасть.
Птица, которая отлично знает физику
Жизнь на нашей планете по определению вращается вокруг биологии. Механизмы и процессы, поддерживающие жизнь в организмах, все это – предмет изучения биологических наук. Но помимо этого мы все живем в физическом мире. Наша биологическая составляющая призвана распознавать и находить способы взаимодействия с законами физического мира. Ноги слона толще человеческих, потому что их задача – не дать чрезвычайно тяжелой слоновьей туше обрушиться на землю под действием силы тяжести. У мухи-однодневки таких проблем нет. Ей не приходится думать о силе тяжести, для нее важнее стихия воздуха и сила ветра, именно от них зависит передвижение этого насекомого.
Эти факты из мира физики зачастую диктуют внешний вид животного, сформировавшийся в ходе эволюции так, чтобы наилучшим образом использовать возможности, предоставляемые окружающей средой. Те же факты могут влиять и на поведение существа и отражать «понимание» существом физических процессов повседневной жизни.
Болотная птица круглоносый плавунчик обладает очень длинным и тонким клювом и питается крошечными ракообразными. Чтобы добыть пищу, она использует физические свойства своего богатого водой ареала обитания двумя крайне интересными способами.
Нередко можно наблюдать, как эти птицы плавают четкими кругами, ежесекундно погружая клюв в воду. Так они создают под поверхностью водоворот: круговые потоки воды взбаламучивают речное или озерное дно и поднимают пищу ближе к поверхности, после чего птице не составляет труда ее подцепить.
Некоторые другие водоплавающие птицы набирают воду, в которой содержится добыча, и фильтруют ее, пропуская через некое органическое подобие сита, задерживающего пищу. Но плавунчики предпочитают «выклевывать» пищу, выхватывая ее вместе с капелькой воды кончиками длинного клюва, напоминающего пинцет. Некоторое время ученые недоумевали, как птица продвигает добычу по всей длине клюва к горлу, чтобы проглотить ее. Есть птицы, которые запрокидывают голову и используют инерцию, – добыча как бы сама падает в горло. Но пища плавунчика для такого способа слишком мало весит. Похоже даже, что птица нарочно выбирает ракообразных, не превышающих определенного размера, хотя, казалось бы, чем крупнее добыча, тем быстрее можно насытиться.
Так или иначе, капелька воды, в которой содержится ракообразное, попадает с кончика клюва в горло и там оказывается проглоченной. Некоторые длинноклювые птицы при этом всасывают пищу или подталкивают ее языком. Но только не плавунчик. Вместо этого он полагается на поверхностное натяжение – силу, которая возникает на поверхности жидкости и при попадании жидкости на твердую поверхность заставляет ее принимать форму капли.
Поверхностное натяжение между каплей дождя и оконным стеклом выглядит так: если капля не слишком крупная, то, сила, возникающая по ее краям, удерживает ее на стекле. Точно так же капля воды, в которой содержится ракообразное, в клюве плавунчика оказывается «зажата» между верхней и нижней частями клюва (если, конечно, не раскрывать клюв слишком широко). Для продвижения пищи к горлу птица быстро приоткрывает и снова закрывает клюв. Сначала капля растекается – клюв приоткрывается, и ближайший к горлу краешек капли оказывается еще чуть дальше, а краешек, который ближе к кончику клюва, сначала движется следом, но с закрытием клюва возвращается на место. Получается прерывисто-поступательное движение, и в итоге капля вместе с добычей стремительно перемещается по клюву со скоростью до одного метра в секунду.
В тесном взаимодействии между эволюционным развитием плавунчика и физическими процессами, протекающими при соприкосновении воды с разными поверхностями, выработались механизмы, позволяющие усовершенствовать процесс питания. Форма верхней и нижней частей клюва; физическая природа их поверхностей с нужной степенью «мокрости» или смачиваемости, необходимой для скольжения капли; движения клюва, обеспечивающие перемещения капли; чутье птицы, позволяющее ей выбирать достаточно легкую добычу, чтобы она двигалась за счет поверхностного натяжения, – все это складывалось на протяжении тысячелетий, чтобы показать нам, как эволюция путем естественного отбора обеспечивает организмам наибольшую выживаемость в той или иной среде.
Как развивались глаза
Противники дарвиновской теории эволюции часто в качестве аргумента приводят глаз – как слишком сложную систему, которая вряд ли могла возникнуть в результате ряда небольших усовершенствований, передававшихся по наследству в течение миллионов лет. Сложно сказать, почему они остановили свой выбор именно на глазе, ведь каждый аспект человеческой анатомии и физиологии, любой орган или система идеально сконструированы для повседневного выполнения специфических задач на протяжении семидесяти – восьмидесяти лет; они растут, приспосабливаются к окружающим условиям и восстанавливаются в случае повреждения. Почки, печень, головной мозг, пищеварение и кровеносная система – все они одинаково сложно устроены и одинаково труднообъяснимы, особенно если научных знаний у тебя кот наплакал (как часто бывает с противниками эволюционной теории).
Вероятнее всего, на глазе они (простите за каламбур) сфокусировались потому, что человеку, далекому от науки, чуть легче, чем в случае с другими органами, понять, как он работает, и сравнить его с творениями рук человеческих: фотоаппаратами, телескопами, микроскопами и прочими оптическими приборами. Все мы знаем, что за этими приборами стоят замысловатый процесс разработки и производства, аккуратное и точное изготовление деталей, в том числе линз, исследования в области светочувствительных материалов, конструирование сервомеханизмов для фокусировки, и так далее и тому подобное. И как же, спрашивают некоторые, биологические аналоги всех этих процессов и устройств могли возникнуть без вмешательства некой разумной силой, ставившей перед собой определенные цели?
Однако у современных биологов есть масса свидетельств, позволяющих без особого труда разобраться, как происходил каждый этап эволюции глаза, причем происходил он не когда-нибудь, а в тот самый, единственно необходимый момент развития человечества. Ведь человеческий глаз, разумеется, не был создан с нуля при возникновении первобытных людей. Нынешним своим видом он обязан череде более ранних версий светочувствительных органов, которыми обладали разные существа, начиная с эволюции рыбы или еще более древней живности, обитавшей на Земле более 500 миллионов лет назад.
Самая ранняя стадия могла быть случайной мутацией кожных клеток, в результате которой существо обрело способность различать свет и тень. Потомок этого существа оказался в более выигрышном положении, нежели его слепые сородичи: если на светочувствительные клетки падала тень хищника, животное было предупреждено и могло попытаться скрыться, в то время как остальные представители того же вида оказывались сожранными. В следующем, улучшенном поколении количество светочувствительных особей возросло, они снова выжили, а их потомки, в свою очередь, тоже имели больше шансов на выживание. И так далее. Однако новые мутации возникают постоянно, и вот однажды одно из этих светочувствительных животных могло родиться с небольшим углублением на коже, в котором и сосредоточились чувствительные клетки. Это давало существу новые преимущества. Оно не только чувствовало возможную близость хищника, теперь оно еще знало и примерное направление, в котором перемещается враг. Вместо простых световых рецепторов, работающих по принципу «вкл./выкл.», когда на них попадает тень хищника, существо обзавелось новым типом рецепторов, сообщающих, с какой стороны приближается хищник, и дающих существу возможность скрыться в противоположном направлении. Существа со световыми рецепторами и углублением имели преимущество при выживании, соответственно любая мутация, которая увеличивала углубление, усиливала зоркость этого рудиментарного глаза и предоставляла новые преимущества. Реальные примеры такого типа глаз мы можем наблюдать на окаменелостях, а также у некоторых видов ныне живущих организмов, например у плоских червей и моллюсков.
Дальнейшее совершенствование могло выражаться в том, что отверстие над центром углубления стало меньше, создавая эффект камеры-обскуры, а это уже начало пути от простого различения света и тени к восприятию изображения.
Многие люди, услышав подобный рассказ о первых этапах эволюции глаза, а также о дальнейшем его развитии, появлении хрусталика и сетчатки, способны допустить вероятность возникновения такого механизма, но не могут понять, как несколько разных компонентов могут последовательно эволюционировать таким образом, чтобы достичь соотношения, оптимального для совместной работы. «Кому нужен наполовину сформированный глаз?» – недоумевают они. Но как писал биолог и популяризатор науки Колин Тадж (р. 1943):
«Полуглаз лучше, чем полное отсутствие глаза. Сетчатка чрезвычайно полезна даже при отсутствии хрусталика, позволяющего фокусировать зрение. Она и в зачаточном состоянии позволяет различать свет и темноту и фиксирует движение. Даже один-единственный фоторецептор и тот приносит пользу, не говоря уж обо всей сетчатке. Хрусталик изначально мог возникнуть как прозрачный защитный слой и лишь затем обрел способность к фокусировке: для этого ему потребовалась только выпуклость. Таким образом, как отмечал еще сам Дарвин, мы видим тысячи примеров существ с более простыми органами зрения, чем у человека, начать хотя бы с простейших, обладающих всего одной светочувствительной клеткой».
Другой популярный довод не верящих в теорию эволюции – это огромное количество времени, которое потребовалось бы, по их мнению, на столь длинную цепь последовательных мутаций. Но уж чего-чего у эволюции в достаточном количестве, так это времени.
Двое шведских ученых, Дан Нильсон и Сюзанна Пелер, разработали потрясающую компьютерную программу, позволяющую воспроизводить эффект случайных мутаций в слое светочувствительных рецепторов, сгенерированном при помощи компьютера. В каждом новом поколении сохранялись только те экземпляры, у которых было хотя бы минимальное преимущество по части восприятия и анализа поступающих световых лучей. Вызывая у этих потомков случайные мутации и отбирая для продолжения рода только особи, обладающие хоть малейшим преимуществом, ученые смогли смоделировать процессы, происходившие с глазами на протяжении многих поколений, и подсчитать, сколько поколений потребовалось бы, чтобы глаз обрел сферическую форму и у него появились хрусталик и сетчатка.
