Текст книги "Величайшее Шоу на Земле: свидетельства эволюции."

Автор книги: Ричард Докинз

сообщить о нарушении

Текущая страница: 27 (всего у книги 27 страниц)

Дарвин, в своем параграфе о «теплом небольшом пруде», размышлял, что ключевым событием в происхождении жизни, возможно, было непосредственное возникновение белка, но это, оказывается менее перспективным, чем большинство идей Дарвина. Не то, чтобы белки не имели жизненно важного значения для живого. Мы видели в Главе 8, что у них есть очень особое свойство скручиваться и формировать трехмерные объекты, точная форма которых определена одномерной последовательностью их составных элементов, аминокислот. Мы также видели, что та же самая точная форма придает им способность катализировать химические реакции с большой специфичностью, ускоряя конкретные реакции, возможно, в триллионы раз. Специфика ферментов делает биологическую химию возможной, и белки кажутся почти бесконечно гибкими в спектре форм, которые они могут принимать. Это то, в чем белки хороши. Они действительно очень, очень хороши в этом, и Дарвин был совершенно прав, упоминая их. Но есть нечто, в чем белки откровенно плохи, и это Дарвин упустил. Они абсолютно безнадежны в репликации. Они не могут делать копии самих себя. Это означает, что ключевым шагом в происхождении жизни не было спонтанное возникновение белка. Что же это было?

Лучшей самореплицирующейся молекулой, которую мы знаем, является ДНК. В развитых формах жизни, с которым мы знакомы, ДНК и белки элегантно дополняют друг друга. Молекулы белка – отличные ферменты, но паршивые репликаторы. ДНК – в точности наоборот. Она не свертывается в трехмерные формы, и поэтому не работает ферментом. Вместо того, чтобы свернуться, она сохраняет свою открытую, линейную форму, и это делает ее идеальной в качестве репликатора и как задатчика аминокислотных последовательностей. Молекулы белка, именно потому что они свертываются в «закрытые» формы, не «выставляют» свою информацию о последовательности, которая могла бы быть скопирована или «прочитана». Информация о последовательности недоступно похоронена в скрученном белке. Но в длинной цепи ДНК информация о последовательности выставлена и доступна в качестве шаблона.

«Загвоздка-22» в происхождении жизни заключается в следующем. ДНК может реплицироваться, но она нуждается в ферментах, чтобы катализировать этот процесс. Белки могут катализировать формирование ДНК, но они нуждаются в том, чтобы ДНК задала правильную последовательность аминокислот. Как могли молекулы ранней Земли вырваться из этого замкнутого круга и позволить естественному отбору начаться? Вступает РНК.

РНК принадлежит к тому же семейству цепочных молекул, что и ДНК, полинуклеотидов. Она способна к переносу того же количества тех же четырех «букв» кода ДНК, и она действительно делает это в живых клетках, неся генетическую информацию от ДНК туда, где может быть использована. ДНК действует как шаблон для построения последовательности кода РНК. А затем последовательности белка строятся с использованием РНК, а не ДНК, в качестве шаблона. У некоторых вирусов вообще нет ДНК. РНК – их генетическая молекула, единственно ответственная за перенос генетической информации из поколения в поколение.

Теперь – к ключевому пункту происхождения жизни «Теории Мира РНК». В дополнение к растягиванию в форму, подходящую для того, чтобы передавать информацию о последовательности, РНК также способна к самосборке, как наше магнитное ожерелье Главы 8, в трехмерные формы, которые имеют ферментативную активность. РНК-ферменты существуют. Они не столь эффективны, как белковые ферменты, но они действительно работают. «Теория Мира РНК» предполагает, что РНК была достаточно хорошим ферментом, чтобы держать оборону, пока не эволюционировали белки, чтобы взять на себя роль фермента, и эта РНК была также достаточно хорошим репликатором, чтобы как-то выполнять эту роль, пока не эволюционировала ДНК.

Я считаю «Теорию Мира РНК» правдоподобной, и я думаю довольно вероятно, что химики в течение следующих нескольких десятилетий смоделируют в лаборатории полную реконструкцию событий, которые отправили естественный отбор по его историческому пути четыре миллиарда лет назад. Захватывающие шаги в правильном направлении уже предприняты.

Однако, прежде чем оставить эту тему, я должен повторить предупреждение, которое я высказал в предыдущих книгах. Мы на самом деле не нуждаемся в правдоподобной теории происхождения жизни, и мы могли бы даже немного забеспокоиться, если бы слишком правдоподобная теория была бы обнаружена! Этот вопиющий парадокс является результатом известного вопроса «Где все?», который был поставлен физиком Энрико Ферми. Как бы загадочно не звучал вопрос, товарищи Ферми, коллеги-физики из лаборатории Лос-Аламоса, были достаточно приучены, чтобы точно знать, что он имел в виду. Почему нас не посещают живые существа откуда-либо еще во вселенной? Если не лично, то, по крайней мере, с помощью радиосигналов (что значительно более вероятно).

Сейчас можно оценить, что существует свыше миллиарда планет в нашей галактике, а галактик около миллиарда. Это означает, что, хотя и возможно, что наша планета является единственной в галактике, на которой есть жизнь, для того, чтобы это было так, вероятность возникновения жизни на планете должна была быть не намного выше, чем один к миллиарду. Теория происхождения жизни на этой планете, которую мы ищем, поэтому решительно не должна быть правдоподобной теорией! Если бы она была правдоподобной, то жизнь должна быть распространенной в галактике. Возможно, она распространена, в таком случае правдоподобная теория – это то, что нам нужно. Но у нас нет никаких свидетельств, что жизнь существует вне этой планеты, и мы как минимум имеем право удовлетвориться неправдоподобной теорией. Если мы отнесёмся к вопросу Ферми серьезно и интерпретируем отсутствие визитов как свидетельство того, что жизнь чрезвычайно редка в галактике, мы, безусловно, должны выдвинуть предположение, что не существует правдоподобной теории происхождения жизни. Я развил аргументацию более полно в «Слепом Часовщике», и оставлю ее там. Моя догадка, насколько она ценна (не очень сильно, потому что слишком много неизвестных), что жизнь очень редка, но что число планет является настолько большим (все время обнаруживаются еще), что мы, вероятно, не одни, и могут быть миллионы островов жизни во вселенной. Однако даже миллионы островов все еще могут быть на таком расстоянии, что у них нет почти никакого шанса когда-либо натолкнуться друг на друга, даже по радио. К сожалению, поскольку затронуты практические вопросы, мы вполне можем быть одиноки.

«БЕСКОНЕЧНЫЕ ФОРМЫ, КРАСИВЕЙШИЕ И УДИВИТЕЛЬНЕЙШИЕ ЭВОЛЮЦИОНИРОВАЛИ И ЭВОЛЮЦИОНИРУЮТ»

Я не уверен, что Дарвин подразумевал под понятием «бесконечные». Это могла быть только превосходная степень, используемая, чтобы придать силу «красивейшим» и «удивительнейшим». Я полагаю, отчасти было так. Но мне хочется думать, что Дарвин имел в виду что-то более конкретное под понятием «бесконечные». Когда мы оглядываемся назад на историю жизни, мы видим картину бесконечной, вечно омолаживающейся новизны. Умирают особи; виды, семейства, отряды и даже классы вымирают. Но сам эволюционный процесс, кажется, восстанавливается и периодически возобновляет свое цветение, с неизменной свежестью, с неослабевающей молодостью, по мере того, как эпоха сменяет эпоху.

Позвольте мне кратко вернуться к компьютерным моделям искусственного отбора, которые я описал в Главе 2: «сафари-парк» компьютерных биоморфов, включая программы артроморфов и конхоморфов, которые показали, как могло эволюционировать большое разнообразие раковин моллюсков. В той главе я представил эти компьютерные существа как иллюстрацию того, как искусственный отбор работает и насколько он силен, при достаточном количестве поколений. Сейчас я хочу использовать эти компьютерные модели с другой целью.

Мое общее впечатление, глядя на экран компьютера и размножающихся биоморфов, цветных или черных, и размножающихся артроморфов, что это никогда не становились скучными. Было ощущение бесконечно возобновляемой причудливости. Программа, казалось, никогда не «уставала», и игрок тоже. Это контрастировало с программой «D» Arcy», которую я кратко описал в Главе 10, той, в которой «гены» математически тянули координаты виртуального резинового листа, на котором было нарисовано животное. Производя искусственный отбор в программе D» Arcy, игрок, кажется, с течением времени перемещается все дальше и дальше от исходной точки, где вещи имеют смысл, в неизведанные земли искореженной неэлегантности, где смысл, кажется, все уменьшается, по мере того как мы путешествуем от отправной точки. Я уже указывал на причину этого. В программах биоморфов, артроморфов и конхоморфов у нас есть компьютерный аналог эмбриологических процессов – трех различных эмбриологических процессов, каждый по-своему биологически правдоподобен. Программа D» Arcy, в отличие от них, не моделирует эмбриологию вообще. Вместо этого, как я объяснил в Главе 10, она управляет искажениями, с помощью которых одна взрослая форма может быть преобразована в другую взрослую форму. Это отсутствие эмбриологии лишает ее «изобретательной плодовитости», которую демонстрируют биоморфы, артроморфы и конхоморфы. И та же изобретательная плодовитость демонстрируется эмбриологиями из реальной жизни, что является минимальной причиной, почему эволюция производит «бесконечные формы, красивейшие и удивительнейшие». Но можем ли мы выйти за пределы минимального?

В 1989 году я написал работу, названную «Эволюция способности эволюционировать», в которой предположил, что мало того, что животные становятся лучше в выживании с течением поколений: потомственные линии животных становятся лучше в эволюции. Что означает быть «хорошим в эволюции»? Какие животные хороши в эволюции? Насекомые на суше и ракообразные в море кажутся чемпионами в порождении многообразия тысяч видов, распределяя ниши, изменяя костюмы в течение эволюционного времени с задорной энергией. Рыбы тоже демонстрируют удивительную эволюционную плодовитость, также как и лягушки, и более знакомые млекопитающие и птицы.

То, что я предположил в своей работе в 1989 году – что способность эволюционировать является свойством эмбриологий. Гены мутируют, изменяя тело животного, но они должны работать через процессы эмбрионального роста. И некоторые эмбриологии лучше других в расширении плодовитости диапазонов генетических вариаций, сырья для работы естественного отбора, и поэтому, возможно, они лучше в эволюционировании. «Возможно» кажется слишком слабым. Разве фактически не очевидно, что некоторые эмбриологии в этом смысле должны быть лучше других в эволюционировании? Я думаю, да. Менее очевидный, но, тем не менее, я думаю, что может иметь место своего рода высокоуровневый естественный отбор в пользу «поддающейся эволюционированию эмбриологии». С течением времени эмбриологии улучшают свою способность эволюционировать. Если существует «высокоуровневый отбор» подобного рода, он достаточно отличается от обычного естественного отбора, который отбирает особей на их способность успешно передавать гены (или, что то же самое, отбирает гены на их способность строить успешных особей). Высокоуровневый отбор, который улучшает способность эволюционировать, был бы чем-то вроде того, что великий американский эволюционный биолог Джордж К. Уильямс, назвал «кладовым отбором». Клада – ветвь дерева жизни, такая как вид, род, отряд или класс. Мы можем сказать, что происходит кладовый отбор, когда клада, такая как насекомые, распространяется, порождает многообразие и населяет мир более успешно, чем другая клада, такая как погонофоры (нет, Вы вероятно не слышали об этих скромных червеобразных существах, и есть причина: они – неудачная клада!). Кладовый отбор не подразумевает, что клады должны конкурировать друг с другом. Насекомые не конкурируют, по крайней мере прямо, с погонофорами за пищу, или место, или какой-либо другой ресурс. Но мир полон насекомых и почти лишен погонофор, и мы справедливо испытываем желание приписать успех насекомых некоторой черте, которой они обладают. Я предполагаю, что есть нечто в их эмбриологии, что делает их способными эволюционировать. В главе «Восхождения на гору Невероятности», названной «Калейдоскопические эмбрионы», я выдвигал различные предположения относительно конкретных черт, обеспечивающих способность эволюционировать, включая ограничения, накладываемые симметрией, и включая модульные архитектуры, такие как сегментированый план строения тела.

Возможно, частично из-за своей сегментной модульной архитектуры клада членистоногих хороша в эволюционировании, в подбрасывании вариаций в различных направлениях, в порождении многообразия, в оппортунистическом заполнении ниш, когда те становятся доступными. Другие клады могут быть столь же успешными, потому что их эмбриологии ограничены зеркальностью развития в разных плоскостях. Клады, которые мы видим заселившими земли и моря – это клады, которые хороши в эволюционировании. В кладовом отборе неудачные клады вымирают или им не удается породить многообразие, чтобы противостоять различным угрозам: они увядают и погибают.  Успешная клада преуспевает и процветает как листья на филогенетическом дереве. Кладовый отбор звучит соблазнительно похоже на дарвиновский естественный отбор. Соблазнению нужно сопротивляться или, по крайней мере, бить тревогу. Поверхностные подобия могут активно вводить в заблуждение.

Сам факт нашего собственного существования почти слишком удивителен, чтобы его вынести. И таков же факт, что мы окружены богатой экосистемой животных, которые более или менее близко напоминают нас, растениями, которые напоминают нас немного меньше и от которых мы, в конечном счете, зависим в нашем пропитании, и бактериями, которые напоминают наших более отдаленных предков и к которым мы еще вернемся при разложении, когда наше время истечет. Дарвин далеко опередил свое время в понимании величины проблемы нашего существования, так же как в постижении ее решения. Он опередил свое время также в понимании взаимной зависимости животных, растений и всех других существ, во взаимоотношениях, запутанность которых поражает воображение. Как получилось, что мы не просто существуем, но окружены такой сложностью, такой элегантностью, такой бесконечностью форм, красивейших и удивительнейших?

Ответ таков. Не могло быть иначе, учитывая, что мы способны заметить наше существование вообще и задавать вопросы об этом. Не случайно, как указывают нам космологи, что мы видим звезды в нашем небе. Возможны вселенные без звезд в них, вселенные, физические законы и константы которых заставляют первозданный водород равномерно рассеиваться, а не концентрироваться в звезды. Но никто не наблюдает тех вселенных, из-за того, что субъекты, способные наблюдать что-нибудь, не могут эволюционировать без звезд. Жизнь не только нуждается по крайней мере в одной звезде для получения энергии. Звезды также являются печами, в которых «выплавлено» большинство химических элементов, а жизнь не может быть без богатой химии. Мы могли бы рассмотреть все законы физики, один за другим, и сказать то же самое о них: это не случайность, что мы видим..

То же самое верно и в отношении биологии. Не случайно, мы видим зеленый цвет почти везде, куда мы глядим. Не случайно, что мы обнаруживаем себя, взгромоздившимися на одном крошечном сучке в разгар цветения процветающего дерева жизни; не случайно, что мы окружены миллионами других видов, едящих, растущих, гнилостных, плавающих, ходящих, летающих, копающих, преследующих, убегающих, опережающих, обманывающих. Без зеленых растений, превосходящих нас по крайней мере в десятеро против одного, не было бы питающей нас энергии. Без постоянной эскалации гонки вооружений между хищниками и добычей, паразитами и хозяевами, без «войны в природе» Дарвина, без его «голода и смерти» не было бы нервной системы, способной видеть что-либо вообще, не говоря уже об оценке и понимания этого. Мы окружены бесконечными формами, красивейшими и удивительнейшими, и это не случайность, а прямое следствие эволюции путем неслучайного естественного отбора – единственного представления в городе, Величайшего шоу на Земле …