Река, выходящая из Эдема. Жизнь с точки зрения дарвиниста

Я вел речь о генной реке, но с таким же успехом можно было бы говорить о компании надежных товарищей, путешествующей сквозь геологические эпохи. Все гены свободно скрещивающейся популяции являются в долгосрочной перспективе попутчиками друг для друга. В краткосрочной же перспективе они находятся внутри индивидуальных организмов, временно будучи ближайшими соседями других генов, оказавшихся в одном организме с ними. Гены сохраняются в веках, только если им хорошо удается строить организмы, способные выживать и размножаться в соответствии с тем особым образом жизни, какой избрал себе данный биологический вид. Но это еще далеко не все. Любому гену для успешного выживания требуется также умение хорошо сотрудничать с остальными генами, принадлежащими тому же виду – той же самой реке. Чтобы выживать в долгосрочной перспективе, гену необходимо быть хорошим попутчиком. Он должен преуспевать в компании – или, если угодно, на фоне – других генов из той же реки. Гены различных видов находятся в разных реках. У них нет необходимости ладить друг с другом (по крайней мере, в том же смысле, что и у генов одного вида), поскольку им не приходится соседствовать внутри одних и тех же организмов.

Именно тот факт, что через всех представителей вида протекает одна и та же генная река, а все их гены должны быть готовы к тому, чтобы стать хорошими попутчиками друг для друга, и делает вид видом. Новые виды возникают тогда, когда некий уже существующий вид делится на два. Река генов разветвляется во времени. С точки зрения гена видообразование – возникновение новых видов – это «прощание навек». После краткого периода частичного разделения две образовавшиеся реки расходятся навсегда – или же до тех пор, пока одна из них не иссякнет, уйдя в песок. Будучи надежно ограждена берегами, вода каждой реки непрестанно перемешивается в процессе половой рекомбинации. Но она никогда не перехлестывает через них и не попадает ни в какую другую реку. Как только вид разделился, получившиеся два набора генов друг другу больше не попутчики. Отныне они не будут встречаться внутри одних и тех же тел и не обязаны ладить друг с другом. Между ними больше нет никаких контактов, причем речь здесь идет в буквальном смысле о половых контактах между организмами, их временными экипажами.

Почему видам приходится разделяться? Что кладет начало необратимому расставанию генов? Что заставляет реку ветвиться на рукава, которые будут отдаляться друг от друга и никогда не сольются вновь? Подробности этого процесса являются предметом для дискуссий, но никто не сомневается в том, что наиболее важная составляющая здесь – возникновение случайных географических барьеров. Генная река течет сквозь время, но физически гены распределены внутри трехмерных тел, у которых имеется некое местоположение в пространстве. Серая белка из Северной Америки могла бы скреститься с серой белкой, живущей в Англии, доведись им встретиться. Но такая встреча маловероятна. Североамериканская река генов серой белки де-факто отделена от английской тремя тысячами миль водной поверхности. Реальность такова, что две эти группы генов друг другу больше не попутчики, хотя, по-видимому, они все еще были бы способны составить друг другу неплохую компанию, представься им такая возможность. Они уже простились друг с другом, пускай – пока что – и не окончательно. Но еще какие-нибудь несколько тысяч лет разлуки – и, вполне вероятно, две эти реки разойдутся так далеко, что принадлежащие к ним беличьи особи, встретившись, уже не смогут обменяться генами. Под «разойдутся» в данном случае имеется в виду расхождение не в пространстве, а в совместимости.

Почти наверняка что-то подобное имело место и при более давнишнем разделении белок на серых и рыжих. Они не способны скрещиваться друг с другом. В Европе их ареалы частично пересекаются, но – хотя им доводится встречаться и, вероятно, ссориться из-за какого-нибудь ореха – спариваться и производить плодовитое потомство они не могут. Их генетические реки разошлись слишком далеко – иначе говоря, их гены больше не годятся для совместной деятельности внутри организма. Много поколений назад предки серых и рыжих белок были одними и теми же особями. Но потом они оказались разделены географически: быть может, горным хребтом или же водной поверхностью, а в конечном итоге – Атлантическим океаном. Их генные ансамбли развивались по-разному. Географическое разделение привело к недостаточной совместимости. Хорошие попутчики стали плохими попутчиками (или оказались бы таковыми, пройди они проверку скрещиванием). Со временем плохие попутчики сделались еще хуже – вплоть до того, что теперь им и вовсе не по пути. Они распрощались окончательно. Эти две реки разошлись, и им суждено расходиться все дальше и дальше. Точно такая же история послужила причиной и, скажем, случившегося в гораздо более давние времена отделения наших с вами предков от предков слонов. Или предков страуса (ставших при этом и нашими с вами предками) от предков скорпиона.

Сегодня река ДНК насчитывает примерно тридцать миллионов рукавов, ибо именно такова современная оценка числа живущих на Земле видов. Полагают также, что ныне живущие виды составляют около 1 % всех видов, когда-либо населявших Землю. Отсюда следует, что в общей сложности от реки ДНК ответвлялось приблизительно три миллиарда рукавов. Нынешние тридцать миллионов ответвлений разделены окончательно и бесповоротно. Большей их части предстоит иссякнуть, поскольку большинство видов вымирает. Если вы поплывете вверх по любой из этих рек (для простоты я буду называть рукава реками), то обнаружите, что все они по очереди присоединяются друг к другу. Река человеческих генов объединяется с рекой генов шимпанзе примерно в то же время, что и с рекой генов гориллы, – около семи миллионов лет назад. Если подняться еще на несколько миллионов лет вверх по течению, то можно увидеть, как наша общая с этими обезьянами африканская река сольется с потоком генов орангутана. Отойдя еще назад, мы увидим и ответвление реки гиббоньих генов – реки, впоследствии разделяющейся на целый ряд отдельных видов, к которым относятся гиббоны и сиаманг. По мере того как мы будем двигаться все дальше и дальше обратно во времени, наша генетическая река объединится с реками, дающими начало обезьянам Старого Света, обезьянам Нового Света и мадагаскарским лемурам. В еще более далеком прошлом наша река встретится с реками, ведущими к другим крупным группам млекопитающих: грызунам, кошкам, летучим мышам, слонам. А затем мы доберемся и до начала потоков, текущих по направлению к различным видам пресмыкающихся, птиц, земноводных, рыб и беспозвоночных.

Но в одном отношении с этой «речной» аналогией следует соблюдать осторожность. Когда мы рассуждаем об ответвлении, ведущем ко всем млекопитающим сразу, а не только, скажем, к серым белкам, есть искушение представлять себе нечто грандиозное, наподобие Миссисипи или Миссури. Ведь, в конце концов, этому рукаву предстояло ветвиться вновь и вновь, чтобы дать начало всем млекопитающим – от малой бурозубки до слона, от кротов под землей до обезьян на верхушках деревьев. Данному ответвлению суждено будет наполнять тысячи и тысячи магистральных водных путей, так как же ему не быть могучим, бурным потоком? И тем не менее такой образ глубоко ошибочен. Когда предки всех современных млекопитающих отделились от немлекопитающих, это событие было не более значительным, чем какой угодно другой случай видообразования. Оно прошло бы незамеченным для любого натуралиста, что оказался бы в то время поблизости. Новый рукав генной реки был бы для него всего лишь тоненькой струйкой, ютившейся внутри разновидности мелких ночных существ, которые отличались от своих немлекопитающих родственников не больше, чем рыжая белка от серой. Мы вообще только теперь, задним числом, можем отнести тогдашнее предковое млекопитающее к млекопитающим. В те же времена это была просто еще одна звероподобная рептилия – вероятно, едва отличимая от дюжины других видов небольших длинномордых насекомоядных созданий, служивших закуской для динозавров.

Так же без особой шумихи должен был произойти и более давний раскол между предками всех главных групп животного царства: позвоночных, моллюсков, ракообразных, насекомых, кольчецов, плоских червей, кишечнополостных и так далее. Когда река, которая впоследствии привела к моллюскам (и не только), отделилась от реки, ведшей к позвоночным (и не только), это были две популяции похожих друг на друга (и, вероятно, червеподобных) существ, способных скрещиваться между собой. Единственная причина, почему они не скрещивались, состояла в том, что они случайно оказались разделены каким-то физическим барьером – например полоской суши, перегородившей прежде единый водоем. Никому бы и в голову не могло прийти, что одной из популяций предначертано породить моллюсков, а другой – позвоночных. Две эти реки ДНК были бежавшими бок о бок ручейками, а две разновидности животных едва ли можно было отличить друг от друга.

Все это известно зоологам, но иногда вылетает у них из головы, когда они рассматривают действительно крупные таксономические группы вроде моллюсков или позвоночных и не могут совладать с искушением представлять себе разделение основных типов животных как событие огромной важности. В такое заблуждение зоологи могут впадать по той причине, что в них смолоду взращивалась почти что священная вера в то, что каждое из крупных подразделений животного царства обладает своим уникальным свойством, которое нередко называют немецким словом Bauplan. Это слово, хотя оно и означает просто «чертеж», сделалось общепризнанным научным термином, и я буду употреблять и видоизменять его наравне с обычными английскими словами, пусть даже оно и отсутствует (как я обнаружил к своему легкому удивлению) в последнем издании «Оксфордского словаря английского языка». (Поскольку я люблю это слово меньше, чем иные мои коллеги, то испытываю по поводу этого отсутствия некоторую сатисфакцию и приятный тремор; оба эти иностранных слова в словаре имеются, так что там нет предубеждения против заимствований как таковых.) При использовании в качестве научного термина бауплан зачастую переводится как «фундаментальный план строения». Вот это-то слово «фундаментальный» (или аналогичный ему переход на немецкий в целях нагнетания глубокомысленности) и есть источник неприятностей. Оно может подталкивать зоологов к серьезным ошибкам.

Так, один из них, например, высказал идею, что в кембрийском периоде (где-то между шестьюстами и пятьюстами миллионов лет назад) эволюция должна была представлять собой в корне иной процесс, нежели в последующие времена. Аргументировал он это тем, что в наши дни возникают новые виды, а в кембрии появлялись группы более высокого ранга – скажем, моллюски или ракообразные. Ошибочность таких рассуждений вопиюща! Даже столь радикально непохожие друг на друга существа, как моллюски и ракообразные, изначально были просто географически разделенными популяциями одного вида. В течение какого-то срока они могли бы скрещиваться при встрече, но встречаться им не доводилось. После того как на протяжении миллионов лет они эволюционировали по отдельности, у них появились те признаки, которые мы ретроспективным взглядом современного зоолога определяем как свойственные моллюскам или ракообразным. Пышный титул «фундаментальный план строения» или «бауплан» придает этим признакам важность. Но все главные баупланы животных обособлялись от общего источника путем постепенных преобразований.

Тут следует упомянуть о незначительном, хотя и породившем немало шума, разногласии насчет того, насколько плавно или «скачкообразно» движется эволюция. Но никто – в буквальном смысле никто – не считает ее настолько скачкообразной, чтобы новый бауплан мог возникнуть целиком и сразу. Автор, на чьи идеи я ссылался выше, излагал их в 1958 году. Немногие зоологи открыто встали бы на его позицию сегодня, но иногда они невольно ее подразумевают, когда рассуждают так, будто основные группы животных появились внезапно и полностью оформившимися: как Афина из головы Зевса, а не вследствие расхождения предковой популяции, разделенной случайным географическим барьером [6] .

6

Читателям не помешало бы иметь это в виду при чтении «Удивительной жизни» Стивена Джея Гулда – превосходно написанного повествования о кембрийской фауне из сланцев Бёрджес. – Прим. автора.

Как бы там ни было, молекулярно-биологические исследования показали, что крупнейшие группы животного царства гораздо более близкородственны друг другу, чем мы прежде думали. Генетический код можно рассматривать как словарь, где шестьдесят четыре слова одного языка (шестьдесят четыре возможные тройки четырехбуквенного алфавита) соответствуют двадцати одному слову другого (двадцать аминокислот плюс знак препинания). Шансы дважды получить такое соответствие 64:21 в силу случайности составляют менее одного к миллиону миллионов миллионов миллионов миллионов. И однако же у всех когда-либо виденных животных, растений и бактерий генетический код буквально один и тот же. Несомненно, все живущие на Земле существа происходят от одного-единственного предка. Никто с этим и не спорит, но теперь, когда мы изучаем уже не код как таковой, а точные последовательности генетической информации, обнаруживаются примеры поразительного сходства между, скажем, насекомыми и позвоночными. За сегментированное строение насекомых отвечает довольно сложный генетический механизм. И у млекопитающих тоже был найден невероятно похожий элемент генной машинерии. С молекулярной точки зрения все животные приходятся весьма близкой родней друг другу и даже растениям. За дальними родственниками нужно идти к бактериям, но и у тех генетический код идентичен нашему. Причина, почему на основании генетического кода можно уверенно делать подобные выводы, а на основании анатомических баупланов – нет, состоит в том, что генетический код является строго цифровым, а цифры – это как раз то, при помощи чего делаются надежные вычисления. Генная река – река цифровая, и теперь я должен объяснить, что же конкретно означает этот технический термин.