Неотрицаемое. Наш мир и теория эволюции - Билл Най

Рассуждая подобно Ламарку, можно предположить, что жирафы, которых мы видим сегодня, получили свои длинные шеи в результате растягивания соответствующих мышц. Можно подумать, что просто вытягивая шею в поисках еды, жирафы естественным образом делали их длиннее – и это передавалось и их потомству. Но не тут-то было. Правильный ответ на этот вопрос нашел Дарвин: предки наших современных жирафов, шеи которых были длиннее, чем у их современников, могли добираться до чуть более высоких ветвей акаций по сравнению с другими членами жирафового стада. Жирафы с более длинной шеей были успешнее – пусть даже чуточку успешнее – в получении необходимого пропитания. А значит, они оказались успешнее и в вопросе потомства.

Эволюционное давление, в данном случае обусловленное более длинной шеей, вероятно, стало более заметным в условиях, когда запасы продовольствия оскудевали. Представьте себе засуху в саванне – африканский пейзаж, который для европейца или американца будет выглядеть как нечто среднее между лесом и степью. В период засухи листья на деревьях становятся более мелкими и менее сочными по сравнению с периодом дождей. В этой ситуации все животные, которые питаются листьями акации, начинают объедать листья с нижних веток деревьев. И только жирафы, которым повезло с чуть более длинной шеей, могут продолжать питаться листьями с высоких веток, до которых другие, не такие рослые животные их окружения, достать не могут. Поэтому, когда скудный запас листьев с нижних веток подходит к концу, низкие животные начинают голодать, в то время как высокие члены стада получают большее количество пищи вместе с возможностью иметь более здоровое потомство.

Теперь представьте, что такая засуха случается каждый год на протяжении, скажем, десяти лет. Климатические явления Африки, как и Северной Америки, зависят от действия феномена Эль-Ниньо[4] в западной части Тихого океана. Такие явления могут длиться в течение многих лет. На протяжении нескольких сезонов стадо (популяция) жирафов будет испытывать проблемы с пропитанием. В этом случае выжить смогут только высокие особи. Давление отбора станет максимально высоким. Здесь высоким животным не нужно будет стараться быть лучшими, чтобы выжить, – они просто будут единственными, кто выживет в условиях засухи. Более низкие члены стада вымрут всего за несколько лет. И гены их тоже исчезнут.

Эта идея в упрощенном виде показывает, как изменения в окружающей среде удивительно быстро могут произвести отбор подходящих генов. Вы не можете растянуть себе шею, чтобы потом передать эту особенность своим детям. У вас должны быть гены длинной шеи (или более длинной шеи), чтобы они могли отразиться в вашем потомстве. Бедный Ламарк, каким бы умным он ни был, так и не смог понять, как на самом деле работает этот процесс. И тем не менее сегодня мы не можем не отдать должное Ламарку хотя бы за его интерес к этой проблеме, за его размышления на эту тему.

Если уж мы говорим о жирафах, то нам следует отметить еще один замечательный и важный момент, имеющий большое значение для эволюции и выживания «пригодных» особей. Это прискорбное языковое совпадение, что «выживание наиболее приспособленных» звучит так хорошо, поскольку в задачи произвольного естественного варьирования не входит создание идеально или лучше приспособленных особей. Эволюцией движет идея «приспособления к лучшему» или «к достаточно хорошему».

Если взглянуть на анатомическое строение жирафа, можно заметить множество весьма интересных особенностей. Во-первых, несмотря на то что у жирафа очень длинная шея, позвонков у него всего семь, как у вас или у меня. По сути, его шея ничем не отличается от нашей. Это говорит о нашей общей родословной. Когда-то давным-давно на Земле обитали позвоночные (то есть имеющие позвоночник) млекопитающие, которые стали предками как для жирафов, так и для нас с вами. Семь позвонков – не так уж много для такой длинной шеи, как у жирафа. Малое количество позвонков компенсируется их размером, и в результате большие кости значительно ограничивают гибкость самого животного. Но эволюция заставляет всех нас жить с тем, что мы имеем.

И в результате нерв, связывающий ваш мозг с гортанью – возвратный гортанный нерв, – идет от мозга вниз, проходит вдоль самой гортани, словно тротуар вдоль автострады, спускается к сердцу, огибает аорту, а затем возвращается обратно в шею, где наконец соединяется с гортанью. Да, он действительно идет именно так. Такой же нерв есть и у рыбы, но у нее, в связи с отсутствием шеи, он проходит совсем коротким маршрутом. С течением эволюции шеи некоторых животных становились длиннее. Жабры видоизменялись так, что могли получать кислород из атмосферы, а не из воды. При этом нерв сохранил свое положение и свой маршрут – вниз от мозга, вокруг сердечной артерии и обратно к гортани. И это еще одно следствие эволюции: каждое последующее поколение является прямой модификацией того, что было прежде.

У жирафа вообще кошмар: нерв идет от мозга вниз, спускаясь в грудную клетку, такую же, как и у нас с вами, огибает сердце животного и возвращается к его гортани. Можете себе представить длину такого маршрута? По прямой он составляет не более пяти сантиметров! Но раз уж и мы, и жирафы происходим от одного предка с определенным строением нервных соединений, то в конечном счете мы получаем систему, которая на первый взгляд для нашего организма выглядит довольно странно. Хотя, если рассуждать логически, ничего странного в этом нет.

Как и с шеей жирафа, механизм естественного отбора должен работать и в отношении его языка и губ. Язык каждого поколения протожирафа – предка современного жирафа – становился все более жестким. Жесткий язык позволял протожирафу добывать больше листьев с высоких ветвей акаций. В результате появилось поколение жирафов, которые могли питаться самыми верхними и колючими листьями акации.

Чтобы как следует разобраться в этом механизме, попробуйте провести небольшой мысленный эксперимент. Представьте себе велосипед. А теперь представьте двухколесную тележку типа той, с которой покупатели иногда ходят на рынок или в магазин. Вообразите, что эта тележка должна превратиться в велосипед, изменяясь в соответствии с эволюционными принципами, – как будут выглядеть эти изменения? Сначала каркас тележки придется растянуть, придав ему форму параллелограмма или чего-то подобного: колеса при этом должны располагаться друг перед другом, а не параллельно. К тому же колеса нужно увеличить, а шины наполнить воздухом. Возможно, придется как-то изменить ось, чтобы добавить цепь. Вероятно, верхняя жердь ручки должна каким-то образом превратиться в перекладину велосипедной рамы. И вообще, весь каркас тележки должен стать толще, превратившись в велосипедную раму, поскольку ему придется выдерживать вес человека и неравномерную нагрузку, когда тот будет скакать на велосипеде по неровной дороге.

В этой работе необходимо соблюдать важное эволюционное требование: на каждом этапе, после каждого изменения, которое вы вносите, тележка должна оставаться функциональной. Оно должна оставаться на ходу. Она должна годиться для использования в магазине. В противном случае тележка сойдет с дистанции. Если в какой-то момент она перестанет ездить или потеряет возможность управления ей и если не найдётся никакого практического способа удержать ее в равновесии, вам придется отказаться от нее. Вы просто выбросите ее на обочину, где ей не останется ничего иного, как ржаветь в дорожной пыли. А вы будете вынуждены вернуться к одной из предыдущих версий и попробовать все снова. Конечно, вам придется сохранять большую часть оригинального дизайна и вносить изменения посредством приращения. Именно так все и происходит в природе – в ней нет неторопливого конструктора, который сможет разобрать и заново собрать механизм, если он не работает. Вместо этого каждая версия должна быть «пригодной». Каждое поколение стремится выжить и тем самым сохранить свой вид или тип организма в нашем мире.

Вот почему шея жирафа так похожа на нашу шею, на шеи собак и лошадей. Если приглядеться, наша шея похожа и на рыбью. Все мы – потомки общего предка, жившего на Земле в древние-предревние времена. Подобная структура шеи наверняка не устроила бы человека-конструктора или человека-инженера, если бы он заново создавал этот мир. Но как только принять идею, что эволюция работает не так, как работал бы человек, все немедленно встает на свои места.

Эволюция проявляется в тот момент, когда каждое новое поколение взаимодействует с окружающей средой и размножается. По крайней мере, в этом Ламарк оказался прав. Те созданные природой варианты, что выживают, чтобы размножаться, передают свои гены в будущее. Те, что размножаются не так удачно, исчезают; вместе с ними исчезают и их гены. Это выживание в стиле «не отступай или проиграешь».