Жизнь как она есть: её зарождение и сущность - Фрэнсис Крик

Дальнейшие исследования могут доказать, что одноклеточные организмы появились более 3,6 миллиарда лет назад. Таким образом, период времени, доступный для доклеточной эволюции, которую мы считаем трудным этапом, едва ли мог продолжаться миллиард лет, а мог быть значительно меньше. В противоположность этому, одноклеточным организмам для того, чтобы сделать следующий решительный шаг, по- видимому, понадобилось около двух миллиардов лет, или, возможно, немного больше. После этого эволюция, по-видимому, ускорилась. Самым древним млекопитающим лишь 200 миллионов лет, и они действительно распространились и развились в виды, похожие на большинство видов, которые мы видим сегодня, всего лишь шестьдесят миллионов лет назад.

Несомненно, одним из решающих этапов было появление эукариот, организмов с настоящим ядром, циклом деления и митохондриями в цитоплазме, которые регулируют запас энергии. Для проведения фотосинтеза растения обзавелись хлоропластом. Возникает ощущение, что такое развитие могло быть весьма важным в эволюции высших животных и растений. Конечно, те из них, которые не прошли через него, бактерии и сине-зеленые водоросли, остались относительно простыми, хотя и хорошо приспособленными к окружающей среде.

Неясно, насколько именно мала вероятность этого этапа. Существует сильное подозрение, что митохондрии в наших клетках являются потомками некоего древнего, не паразитирующего организма, который поразил несколько отличную от себя клетку и затем научился жить с ней в симбиозе. Возможно, что приобретение клеткой подвижности, а вместе с ней способности к фагоцитозу — поглощению частичек пищи и даже целых организмов — имело важнейшее значение. Что бы ни произошло, по-видимому, этот этап занял очень длительный период времени. Обычно это говорит о том, что это было очень маловероятное событие. Если бы вероятность его осуществления по какой-либо причине составляла лишь половину своего фактического значения, то оно могло бы никогда не произойти, даже в этот поздний период времени истории Земли. Земля сегодня могла бы быть заселена бактериями и водорослями и кое-чем еще.

Подобную аргументацию нельзя использовать для всех этапов, выделяемых нами в эволюции. Некогда добились успеха примитивные животные с мышцами и нервами, и мы можем быть уверены, что при наличии хорошего молекулярного механизма для быстрой эволюции разовьется система зрения. Способность видеть дает животному значительное преимущество при отборе, и, что еще важнее, такое развитие происходило, по крайней мере, три раза в процессе эволюции: у насекомых, моллюсков (таких как головоногие и осьминоги) и позвоночных (рыб, амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих). Все то, что происходит в процессе эволюции несколько раз независимо друг от друга, вряд ли может быть очень редким событием. Именно те этапы, которые случились лишь однажды, и особенно те, которые, по-видимому, заняли длительный период времени, мы могли бы считать произошедшими, благодаря счастливой случайности, и поэтому на них нельзя рассчитывать в каком- либо подобном процессе где-нибудь в другом месте.

Сколько именно могло быть таких этапов, трудно сказать. Еще один возможный пример касается вымирания динозавров. Примерно шестьдесят миллионов лет назад динозавры, которые в то время преобладали среди позвоночных, особенно на суше, вдруг начали вымирать, наряду с большим количеством других видов и растений, и животных. Два физика Альваресы (отец и сын) и их коллеги, обратив внимание на отложившийся примерно в то время тонкий слой глины, проанализировали его и обнаружили, что он имеет своеобразный изотопный состав, содержащий необычное количество ванадия. Были исследованы три далеко отстоящих друг от друга участка, и во всех трех присутствовал этот слой глины, что говорит о его образовании после некоего события мирового масштаба. Этот изотопный состав был совместим с внеземным происхождением некоторых веществ. Они предположили, что некий астероид, около шести миль в диаметре, упал на Землю, образовав огромную впадину и рассеяв большое количество веществ в атмосфере, которые ветры разнесли по всему миру и которые на несколько лет закрыли солнечный свет до тех пор, пока, наконец, не улеглись даже мельчайшие частицы пыли. (Все еще помнится, как после извержения Кракатау на всей Земле в течение нескольких лет были необычные закаты, потому что в атмосфере повисла пыль.) В результате фактического угасания дневного света, вымерли многие растения, особенно фитопланктон в океане. Стали вымирать многие виды, хотя растения с длительным сроком сохранения семян могли снова появиться, когда в конце концов вернулся свет. В результате этой массовой потери растительного материала, оказалась полностью нарушенной цепь питания. Особенно губительным это было для крупных животных, находящихся на вершине пищевой цепочки. Поэтому все динозавры начали вымирать, за исключением, может быть, немногих мелких динозавров, предков птиц. Самые древние млекопитающие появились примерно 200 миллионов лет назад, но ко времени катастрофы их развитие не увенчалось большим успехом, вероятно, потому, что его сдерживало господство динозавров. Эти древние млекопитающие, в основном, были небольшого размера, ночные насекомоядные, и поэтому смогли выжить в годы темноты. Когда наконец вернулся свет, млекопитающие быстро развились и заняли все различные экологические ниши, освобожденные вымершими к тому времени динозаврами (как вьюрки Дарвина, распространившиеся на Галапагоских островах), образовав вскоре многие виды, потомков которых мы видим вокруг себя. У одной ветви приматов развилось хорошее цветовое зрение и увеличенная кора головного мозга; в конце концов, появился человек.

Ключевой вопрос, эволюционировали ли динозавры, если бы они не вымерли, в какой-либо вид животных, достаточно разумный, чтобы развивать науку и технику. На этот вопрос мы не можем дать какой-либо определенный ответ, но есть тайное подозрение, что динозавры адаптировались в ошибочном направлении. Если это так, то развитие высшего интеллекта на Земле решающим образом зависело от этого весьма крутого толчка, данного эволюции астероидом. Такое столкновение не могло быть уникальным событием. В ископаемых памятниках прошлого зафиксированы другие, более древние вымирания. Можно предположить, что крупный астериод ударяется о Землю со средней частотой около одного раза за 200 миллионов лет, хотя все еще нет подтверждения, что эти более древние вымирания произошли благодаря такому удару.

Возможно, что эволюция, в конечном счете, всегда создаст существо с высокой степенью интеллекта, потому что в борьбе за существование обычно платит интеллект. Но для того, чтобы вызвать осуществление более крупных этапов эволюции, могут понадобиться довольно значительные изменения окружающей среды. Если это так, то это накладывает еще одно условие на планетарные системы, где, вероятно, могут развиться высшие формы жизни в течение разумного периода времени.

Глава 10. Как давно могла зародиться жизнь?

До сих пор мы обсуждали, где могла бы появиться жизнь во Вселенной и насколько маловероятным могло быть это событие. Мы совсем не обсуждали, когда она могла зародиться и сколько времени потребовалось на совершенствование древних простых организмов до высшей цивилизации, способной посылать ракеты на другие планетарные системы. Строго говоря, мы не можем дать более точную оценку относительно времени, необходимого для эволюции, чем ту, которую мы можем дать относительно вероятности какого-либо определенного этапа, за исключением того, что нам было бы нелегко поверить, что весь этот процесс мог бы произойти намного быстрее, чем на Земле. Детально разработанной теории эволюции, до такой степени поддающейся количественному определению, что мы могли бы рассчитать, сколько именно времени может потребовать каждый определенный этап, не существует. Мы видим, что это может зависеть от таких факторов, как скорость мутации, время генерации, величина скрещивающейся популяции, и, главным образом, от селективных давлений, созданных средой вообще и другими особями в частности. Устойчивость окружающей среды, большие скрещивающиеся популяции и долгое время генерации, по-видимому, приводят к проявлению медленных изменений. Механизмы изоляции, географические или биологические, ведущие к небольшим популяциям, могут создавать новые виды довольно быстро. Любой вид, у которого окажется много возможностей и мало соперников, как часто случается, когда впервые заселяют новые земли, вероятно, очень быстро разнообразится, чтобы заполнить все доступные новые экологические ниши. Но во всех этих случаях трудно предсказать скорость эволюции, кроме как весьма грубым, но эффективным способом. В самом глубоком смысле, эволюция — это процесс, ход которого обязательно непредсказуем. Только когда определенное свойство, возможно, обеспечит подавляющее преимущество (как, например, способность видеть), мы можем быть в известной степени уверены, что оно обязательно появится тем или иным образом. Даже в этом случае мы бы поспешили, если бы точно предсказали, какую форму примет система зрения. Самое большее, что мы можем сказать о нервной системе высшего животного, это то, что она, возможно, разовьется таким образом, что животное будет воспринимать и отвечать не только на явные сигналы, полагаясь на свои органы чувств, но и на те особенности этих сигналов, которые соответствуют определенным сторонам реального мира, и особенно тем сторонам, которые влияют на выживание и размножение животного - запах хищника, появление самки и т. п. Но на вопрос о том, сколько времени понадобится мозгу животного, чтобы развить определенную сложную функцию, почти невозможно ответить точно.