Рассказ предка. Паломничество к истокам жизни - Ричард Докинз

Эту идею недавно отстаивал англо-австралийский физик Пол Дэвис, приведший в книге “Пятое чудо” новые свидетельства, появившиеся уже после выхода статьи Голда в 1992 году. Было показано, что добытые бурением пробы содержат гипертермофильные бактерии, живые и плодящиеся – хотя были предприняты меры, исключающие загрязнение с поверхности. Впоследствии некоторых из этих бактерий успешно культивировали… в модифицированной скороварке.

Дэвис, как и Голд, считает, что жизнь возникла глубоко под землей и что бактерии, до сих пор там живущие, могут представлять собой наших почти не изменившихся далеких предков. Эта идея особенно привлекательна для нас, пилигримов, потому что позволяет надеяться на встречу с бактериями, не похожими на знакомых нам бактерий, приспособившихся к современным свету, прохладе и кислороду. Теория возникновения жизни в горячих недрах, сначала поднятая на смех, сегодня очень модна. Окажется ли она верной, покажут дальнейшие исследования. Но я, признаться, надеюсь, что так и произойдет.

Существует множество других теорий. Возможно, когда-нибудь мы придем к консенсусу относительно происхождения жизни. Однако сомневаюсь, что консенсус будет подкреплен непосредственными доказательствами – боюсь, они давно утрачены. Скорее всего, окончательное решение будет принято после того, как кто-нибудь предложит теорию настолько элегантную, что, как выразился (в другом контексте) американский физик Джон Арчибальд Уилер,

ее суть окажется столь простой, красивой, убедительной, что мы скажем друг другу: “Да разве может быть иначе?! И как это мы так долго оставались слепыми?”

Возвращение Хозяина

Трактирщик, сопровождавший Чосера и других пилигримов в Кентербери и исполнивший роль импресарио, привел их обратно в Лондон. И если я теперь вернусь в настоящее, оно должно быть иным: ожидание того, что эволюция дважды проследует одним путем, противоречило бы логике нашего путешествия. Эволюция никогда не была нацеленной. Наше путешествие было последовательностью слияний, увеличивавших нашу компанию по мере того, как нас поглощали все более крупные группы: человекообразные обезьяны, приматы, млекопитающие, позвоночные, вторичноротые, животные – и так далее, вплоть до предка всего живого. Если теперь мы развернемся и двинемся в будущее, нам не удастся пройти по собственным следам. Это значило бы, что эволюция, проигранная заново, проследовала бы тем же путем, в обратном порядке повторяя слияния, принявшие форму ветвления. Поток жизни разветвлялся бы во всех “правильных” точках. Был бы заново открыт фотосинтез и окислительный метаболизм, снова образовалась бы эукариотическая клетка, и клетки соединились бы, сформировав многоклеточные организмы. Произошло бы новое ветвление группы растений и группы животных и грибов, новое ветвление первичноротых и вторичноротых животных, повторное изобретение позвоночника, а также глаз, ушей, конечностей, нервных систем… В конце концов явились бы двуногие с увеличенным мозгом и ловкими руками, смотрящие на мир направленными вперед глазами и достигшие вершины своей эволюции в виде вошедшей в поговорку сборной по крикету, способной победить австралийцев.

Именно из-за нежелания признавать целенаправленность эволюции я решил рассматривать историю жизни наоборот. Однако я все же признаю, что прислушиваюсь к рифмам эволюции, которые привели меня к осторожному рассуждению об ее повторяющихся схемах, закономерности и направленности. Поэтому, хотя мое возвращение и не будет движением по следам, я все же задамся вопросом об уместности повторения пути.

Перезапуск эволюции

Американский биолог-теоретик Стюарт Кауфман указывал в статье 1985 года:

Один из способов подчеркнуть наше нынешнее невежество – это задать вопрос, как выглядели бы организмы через один-два миллиарда лет, если бы эволюция повторилась от докембрия, когда уже сформировались древние эукариотические клетки. И если бы этот эксперимент был проведен бесконечное число раз, какие свойства организмов появлялись бы снова и снова, какие оказались бы редкими, какие свойства легко возникали бы в процессе эволюции, а какие – с трудом? Основной недостаток современного видения эволюции заключается в том, что оно не привело нас к постановке вопросов, ответы на которые могли бы дать нам глубокое понимание прогнозируемых признаков.

Особенно мне нравится оговорка Кауфмана о статистике. Он предлагает не просто мысленный эксперимент, а ряд экспериментов, направленных на поиск всеобщих законов жизни, а не конкретных проявлений организмов. Вопрос Кауфмана сродни вопросу из научной фантастики о том, какой была бы жизнь на других планетах, – за исключением того, что на других планетах исходные и существующие условия были бы иными. На крупной планете гравитация создала бы совершенно новые направления давления отбора. Там животные размером с паука не смогли бы иметь паучьи ноги (они сломались бы под тяжестью животного) и нуждались бы в столпообразных конечностях, напоминающих ноги земных слонов. И, напротив, на маленькой планете животные размером со слона, однако имеющие более хрупкое телосложение, могли бы носиться и прыгать, как пауки-скакуны. Эти ожидания относительно телосложения применимы к целым статистическим выборкам миров с большой силой тяжести и миров с небольшой силой тяжести.

Сила тяжести – такое свойство планеты, на которое жизнь не может повлиять. К подобным свойствам относятся также: расстояние планеты от звезды и скорость ее обращения, которая определяет длительность суток; наклон ее оси, который на планете, имеющей почти круговую орбиту, является основным фактором, определяющим смену времен года. На планете с орбитой, отличной от круговой, например на Плутоне, резкое изменение расстояния до звезды – гораздо более важный фактор, определяющий сезонность. Наличие спутника (спутников), расстояние до него, его масса и орбита также оказывают трудноуловимое, но заметное влияние на жизнь из-за приливов и отливов. Все эти факторы являются данностью, на которую не может повлиять жизнь, и поэтому при многократных экспериментах Кауфмана их следует рассматривать в качестве констант.

Прежние поколения ученых рассматривали как данность также погодные условия и химический состав атмосферы. Сейчас известно, что состав атмосферы (особенно высокое содержание в ней кислорода и низкое – углерода) определяется жизнью. Поэтому наш мысленный эксперимент должен учитывать возможность того, что при “перезапусках” эволюции атмосфера будет меняться под влиянием той формы жизни, которая эволюционирует в данный момент. Вследствие этого жизнь может влиять на погоду и даже на такие климатические события, как ледниковые периоды и засухи. Мой коллега Билл Гамильтон (который оказывался прав слишком часто, чтобы смеяться над его догадками) предположил даже, что облака и дождь суть адаптация стремящихся к распространению микроорганизмов.

Насколько нам известно, на глубинные механизмы Земли не влияет “пена” жизни на ее поверхности. Однако мысленные эксперименты по “перезапуску” эволюции должны учитывать возможные различия в ходе тектонических событий и, следовательно, в истории движения континентов. Интересен также вопрос о вулканической активности, землетрясениях и метеоритных бомбардировках: должны ли мы считать их одинаковыми при последовательных “перезапусках” эксперимента Кауфмана? Наверное, разумно считать движение литосферных плит и столкновения с космическими объектами такими переменными, которые можно усреднить, взяв достаточно крупные статистические выборки “перезапусков”.

С чего же мы начнем, пытаясь ответить на вопрос Кауфмана? Какой была бы жизнь, если бы мы проиграли “запись” статистически значимое количество раз? Можно сразу выделить целый ряд вопросов возрастающей сложности. Кауфман выбрал точкой “перезапуска” часов момент формирования эукариотической клетки из бактериальных компонентов. Но мы можем начать “перезапуск” двумя или тремя эонами ранее – с возникновения самой жизни. Или, напротив, перезапустить часы гораздо позднее: скажем, в момент возникновения сопредка № 1, на месте нашего расхождения с шимпанзе. Тогда мы сможем проверить, появились бы у гоминид двуногость, крупный мозг, язык, цивилизация и бейсбол при статистически значимом количестве “перезапусков” – при исходном условии, что жизнь достигла сопредка № 1. А в промежутке между этими крайностями останется пространство для вопросов о происхождении млекопитающих, происхождении позвоночных, любых других загадок.

Было ли в истории жизни нечто похожее на кауфмановский эксперимент? Да. Во время путешествия мы увидели несколько таких естественных экспериментов. По счастливому стечению обстоятельств Австралия, Новая Зеландия, Мадагаскар, Южная Америка и даже Африка долгое время провели в географической изоляции, что предоставляет нам нечто вроде “перезапусков” основных эпизодов эволюции.