Происхождение эволюции. Идея естественного отбора до и после Дарвина
Мэри Гриббин
Джон Гриббин
Теория эволюции путем естественного отбора вовсе не возникла из ничего и сразу в окончательном виде в голове у Чарльза Дарвина. Идея эволюции в разных своих версиях высказывалась начиная с Античности, и даже процесс естественного отбора, ключевой вклад Дарвина в объяснение происхождения видов, был смутно угадан несколькими предшественниками и современниками великого британца. Один же из этих современников, Альфред Рассел Уоллес, увидел его ничуть не менее ясно, чем сам Дарвин. С тех пор работа над пониманием механизмов эволюции тоже не останавливалась ни на минуту – об этом позаботились многие поколения генетиков и молекулярных биологов.
Но яблоки не перестали падать с деревьев, когда Эйнштейн усовершенствовал теорию Ньютона, а живые существа не перестанут эволюционировать, когда кто-то усовершенствует теорию Дарвина (что – внимание, спойлер! – уже произошло). Таким образом, эта книга на самом деле посвящена не происхождению эволюции, но истории наших представлений об эволюции, однако подобное название книги не было бы настолько броским.
Ничто из этого ни в коей мере не умаляет заслуги самого Дарвина в объяснении того, как эволюция воздействует на отдельные особи и целые виды. Впервые ознакомившись с этой теорией, сам «бульдог Дарвина» Томас Генри Гексли воскликнул: «Насколько же глупо было не додуматься до этого!» Но задним умом крепок каждый, а стать первым, кто четко сформулирует лежащую, казалось бы, на поверхности мысль, – очень непростая задача. Другое достижение Дарвина состоит в том, что он, в отличие от того же Уоллеса, сумел представить теорию эволюции в виде, доступном для понимания простым смертным. Он, несомненно, заслуживает своей славы первооткрывателя эволюции путем естественного отбора, но мы надеемся, что, прочитав эту книгу, вы согласитесь, что его вклад лишь звено длинной цепи, уходящей одним концом в седую древность и продолжающей коваться и в наше время.
Само научное понимание эволюции продолжает эволюционировать по мере того, как мы вступаем в третье десятилетие XXI в. Дарвин и Уоллес были правы относительно роли естественного отбора, но гибкость, связанная с эпигенетическим регулированием экспрессии генов, дает сложным организмам своего рода пространство для маневра на случай катастрофы.
Джон Гриббин, Мэри Гриббин
Происхождение эволюции. Идея естественного отбора до и после Дарвина
Переводчик Ирина Евстигнеева
Научный редактор Яна Шурупова, канд. биол. наук
Редактор Артём Сергеев
Издатель П. Подкосов
Руководитель проекта А. Тарасова
Ассистент редакции М. Короченская
Корректоры Е. Воеводина, Е. Рудницкая
Компьютерная верстка А. Ларионов
Художественное оформление и макет Ю. Буга
Иллюстрация на обложке Shutterstock.com
© John Gribbin and Mary Gribbin, 2020
© Издание на русском языке, перевод, оформление. ООО «Альпина нон-фикшн», 2022
Гриббин Д.
Происхождение эволюции: Идея естественного отбора до и после Дарвина / Джон Гриббин, Мэри Гриббин; Пер. с англ. – М.: Альпина нон-фикшн, 2022.
ISBN 978-5-0013-9826-4
Все права защищены. Данная электронная книга предназначена исключительно для частного использования в личных (некоммерческих) целях. Электронная книга, ее части, фрагменты и элементы, включая текст, изображения и иное, не подлежат копированию и любому другому использованию без разрешения правообладателя. В частности, запрещено такое использование, в результате которого электронная книга, ее часть, фрагмент или элемент станут доступными ограниченному или неопределенному кругу лиц, в том числе посредством сети интернет, независимо от того, будет предоставляться доступ за плату или безвозмездно.
Копирование, воспроизведение и иное использование электронной книги, ее частей, фрагментов и элементов, выходящее за пределы частного использования в личных (некоммерческих) целях, без согласия правообладателя является незаконным и влечет уголовную, административную и гражданскую ответственность.
* * *
Об эволюции в двух словах
Процесс эволюции путем естественного отбора требует, чтобы живые существа воспроизводились, создавая себе подобных, но так, чтобы это копирование не было идеально точным, а порождало некоторое разнообразие в следующем поколении. Если среди этого разнообразия появляются отпрыски, которые по какой-то причине оказались успешнее остальных в деле выживания и воспроизводства, то признаки, обеспечившие их успешность, передаются следующим поколениям – иначе говоря, проходят отбор.
Но пройти естественный отбор можно, только прожив достаточно долго, чтобы оставить потомство, и чем дольше вы живете и чем успешнее размножаетесь, тем лучше для вас. Иногда теорию Дарвина формулируют в виде короткого афоризма: у мертвого животного меньше шансов размножиться, чем у живого. Или, если угодно: живите долго и процветайте!
Предисловие. Долой миф о Дарвине!
Перенесемся в загородный дом в графстве Кент. За столом сидит человек, который последние 20 лет собирал доказательства для подтверждения своей революционной теории о происхождении жизни. О его работе знают только несколько близких друзей, и он пока не готов объявить о ней всему миру. Слуга приносит почту. Внимание человека привлекает одно письмо. Оно надежно запечатано, но вид у него потрепанный. Письмо явно проделало длинный путь. Человек берет нож для бумаги, вскрывает пакет и начинает читать. Словно в забытьи, он роняет нож на стол; его голова кружится, сердце бешено бьется. Его опередили. Некому неизвестному собирателю ботанических образцов на другом конце света каким-то образом пришла в голову та же самая великолепная идея. Нашему герою не остается ничего, кроме как отказаться от своего первенства и смириться с второстепенной ролью на задворках истории. Надо было уже давно опубликовать свою теорию!
Так, согласно распространенному мифу, Чарльз Дарвин узнал, что Альфред Рассел Уоллес самостоятельно разработал теорию эволюции путем естественного отбора. Но это не совсем так. Этот миф гласит, что Дарвин был гением-одиночкой, который десятилетиями ломал голову над происхождением видов в уединении посреди сельской глуши, пока на него не снизошло озарение и он не обнаружил то, что до него не смог или не осмелился заметить никто, – процесс эволюции видов. На самом деле к 1859 г., когда была опубликована великая книга Дарвина, сам феномен эволюции уже был широко признанным фактом, который серьезно обсуждался в научных кругах на протяжении десятилетий. Особым вкладом Дарвина стало объяснение механизма эволюции – процесса естественного отбора, в ходе которого более приспособленные особи процветают и производят потомство, а менее приспособленные испытывают трудности и оставляют меньше потомства. Но даже это его открытие не было уникальным. Другой натуралист – Альфред Рассел Уоллес – самостоятельно пришел к тем же выводам, и, прочитав его письмо, Дарвин был вынужден обнародовать свою теорию раньше, чем собирался. Это, пожалуй, все, что доподлинно известно. Популярность этого мифа наглядно демонстрирует текст, написанный уважаемым историком науки из Кембриджского университета не далее как в 2009 г.:
Получив письмо от неизвестного коллекционера из Малайзии, Дарвин осознал, что другие люди тоже размышляли о подобной теории. При поддержке своих единомышленников он обезвредил этого потенциального конкурента, поспешив опубликовать книгу «Происхождение видов»[1 - Patricia Fara, Science: A Four Thousand Year History, Oxford UP, 2009, 235.].
Но Уоллес был не каким-то неизвестным коллекционером, а настоящим натуралистом. Он собирал коллекции и продавал их, чтобы финансировать свои исследовательские экспедиции, так как, в отличие от Дарвина, ему не посчастливилось унаследовать приличное состояние. Он вел постоянную переписку с Дарвином и публиковал научные статьи о «проблеме видов», а одна из статей, появившаяся в печати в 1855 г., побудила Дарвина написать Уоллесу в письме: «Я отчетливо вижу, что мы с вами размышляли во многом схоже». Когда Дарвин осознал степень схожести их с Уоллесом выводов, его первым порывом было не обезвредить конкурента, а позволить Уоллесу опубликовать свой труд и присвоить все лавры себе. Как мы узнаем из главы 6, идея представить миру теорию естественного отбора в совместной научной статье за подписью обоих ученых, чтобы поделить почести поровну, принадлежала не Дарвину, а его друзьям.
К 1859 г. идея эволюции путем естественного отбора витала в воздухе, и если бы эту теорию не выдвинули Дарвин и Уоллес, то ее очень скоро развил бы кто-нибудь другой, возможно друг Уоллеса Генри Бейтс, о котором мы тоже упомянем. Но как все вышло именно так и почему вся слава в итоге досталась Дарвину, а не Уоллесу? Этому и посвящена наша книга.
Введение
Эволюция – это факт. Ее можно наблюдать в природе (самый известный пример – вьюрки c Галапагосских островов, которых изучал Чарльз Дарвин), в палеонтологической летописи, где отражается история развития жизни на Земле, и в том, как «супербактерии» приобретают устойчивость к антибиотикам. Для объяснения этого факта выдвигаются теории, подобно тому как Исаак Ньютон и Альберт Эйнштейн выдвинули теории гравитации, чтобы объяснить, почему предметы падают вниз, а планеты удерживаются на околосолнечной орбите. Лучшее объяснение гравитации на сегодняшний день – это общая теория относительности Эйнштейна, в том смысле что она хорошо объясняет наблюдаемые факты, хотя в большинстве случаев нам вполне достаточно теории Ньютона. Лучшая теория эволюции на сегодняшний день, в том смысле что она хорошо объясняет наблюдаемые факты, – это теория естественного отбора, хотя она вполне может оказаться не окончательным объяснением эволюции, так же как теория Ньютона не была окончательным объяснением феномена гравитации. Но яблоки не перестали падать с деревьев, когда Эйнштейн усовершенствовал теорию Ньютона, а живые существа не перестанут эволюционировать, когда кто-то усовершенствует теорию Дарвина (что – внимание, спойлер! – уже произошло). Таким образом, эта книга на самом деле посвящена не происхождению эволюции, но истории наших представлений об эволюции, однако подобное название книги не было бы настолько броским.
Как вы уже поняли, теория эволюции путем естественного отбора не родилась в полностью сформированном виде в голове Чарльза Дарвина. Идея эволюции в разных обличьях существовала еще со времен Древней Греции, и даже идею естественного отбора – ключ к дарвиновской теории, пусть смутно, как будто сквозь тусклое стекло, но все же смогли разглядеть некоторые его предшественники и современники, пока Альфред Рассел Уоллес не увидел ее так же ясно, как сам Дарвин. Более того, процесс построения теорий об эволюции не прекратился и после появления того, что Дэниел Деннет назвал «опасной идеей Дарвина». Нашей задачей было рассмотреть эту идею в надлежащем контексте и продемонстрировать, в чем она основывалась на более ранних представлениях и как в XX в. она развивалась за счет понимания генетических и биохимических основ эволюции, превратившись в «синтетическую теорию эволюции», а потом и в еще более недавние теории. Но это ни в коей мере не умаляет достижений самого Дарвина, который сумел понять, как эволюция работает на уровне отдельных особей и целых видов. Истинность этой идеи стала очевидна сразу, как только ее сформулировали. Впервые ознакомившись с этой теорией, «бульдог Дарвина» Томас Генри Гексли признал: «Насколько же глупо было не додуматься до этого!» Как говорится в поговорке, «задним умом всякий силен», но, чтобы додуматься до этого одним из первых, требовалась недюжинная прозорливость. Еще одной важной заслугой Дарвина, в отличие, например, от Уоллеса, было то, что он представил общественности эту теорию в виде книги, написанной доступным языком, понятным простым смертным. Он заслуживает доставшегося ему признания в качестве основного автора идеи естественного отбора, но его вклад, как мы надеемся показать в этой книге, являлся лишь одним звеном в берущей начало еще в античности цепочке идей, новые звенья которой продолжают коваться по сей день. Рассказанная тут история является неполной в том смысле, что мы не пытались описать работы всех, кто задумывался об эволюции, но, сделав акцент на основных действующих лицах, мы надеемся дать вам общее представление о том, как эта история развивалась до и после Дарвина.
Джон Гриббин
Мэри Гриббин
Апрель 2019 г.
Часть 1
Древние времена
Глава 1
Сквозь тусклое стекло
В Европе XIX в. идея эволюции являлась революционной, потому что она опровергла традиционное христианское представление о неизменном мире, в котором все, включая все формы жизни, создано богом. Эта традиция на самом деле зародилась еще до христианства. В Древней Греции философ Платон, его ученик Аристотель и стоики учили, что формы всех живых существ были определены богами. Философия Платона основывалась на понятии «идея». Он утверждал, что идея является совершенной сущностью вещи. Например, существует идеальный, совершенный треугольник, и любой нарисованный нами треугольник является лишь его несовершенным отображением. Точно так же любое растение или животное обладает данной богом идеальной сутью. Существует идеальная лошадь, совершенный представитель своего вида, которая содержит в себе всю совокупность характеристик «лошадиности», но любая лошадь на Земле является только несовершенной материализацией этой идеи, и поэтому все лошади отличаются друг от друга. Но лошадь никогда не сможет стать, скажем, зеброй, а треугольник – квадратом.
Аристотель (384–322 до н. э.) развил эту идею и оказал особенно заметное влияние на последующие поколения христианских мыслителей, потому что значительная часть его сочинений сохранилась. Именно Аристотель подал им идею «великой цепи бытия», или «лестницы существ», на которой все типы живого на Земле расположены в порядке возрастания их сложности (разумеется, с людьми на ее вершине). Он утверждал, что свойства живых существ указывают на то, что у них есть «окончательное предназначение», то есть каждая разновидность была создана с определенной целью. Примечательно, что Аристотель взял на себя труд опровергнуть идеи своего предшественника Эмпедокла (ок. 490–430 до н. э.), который утверждал, что формы живых существ могли возникнуть случайно. Если Эмпедокл удостоился такого упоминания, скорее всего, его идеи были достаточно популярны среди современников. Это не было теорией эволюции, но в некотором смысле тут присутствовала идея естественного отбора. Аристотель описал суть этого процесса, но только чтобы продемонстрировать его абсурдность. Указав на то, что передние зубы острые и приспособлены для откусывания пищи, а коренные зубы широкие и приспособлены для ее перемалывания, он писал, что, «можно сказать», так получилось не вследствие замысла, а потому, что
…совпало [случайно]… Так же и относительно прочих частей, в которых, по-видимому, наличествует «ради чего». Где все [части] сошлись так, как если бы это произошло ради определенной цели, то эти сами собой выгодно составившиеся [существа] сохранились, те же, у которых получилось иначе, погибли и погибают, как… говорит Эмпедокл[2 - Пер. В. П. Карпова. – Прим. ред.][3 - Aristotle, Physics.].
Аристотель заявляет, что это «невозможно» – такие вещи не «образуются случайно или самопроизвольно». Но что он отвергает здесь на самом деле, так это идею, что острые передние и широкие коренные зубы могли появиться внезапно, наряду с другими различными типами зубов, и что только самые «удачные» из них сохранились. Чего не могли понять в древности, так это постепенности эволюции: как небольшие изменения накапливаются на протяжении многих поколений. Это подчеркивает и более детальный анализ учения Эмпедокла.
Идеи Эмпедокла дошли до нас только в сохранившихся фрагментах его сочинений и в упоминаниях о его работах у других авторов. Эти фрагменты в 1908 г. собрал, перевел и издал Уильям Леонард, и они позволяют нам взглянуть на представления Эмпедокла об изначальном происхождении жизни, когда в гротескных комбинациях случайным образом соединились головы, тела, глаза и конечности:
Выросло много голов, затылка лишенных и шеи,
Голые руки блуждали, в плечах не имея приюта,
Очи скитались по свету, одни, безо лбов сиротея.
‹…›
одночленные части блуждали
‹…›
Стали тогда и они как попало сходиться друг с другом;
Множество также других прирождалося к ним беспрерывно.
‹…›
с ногами без сил и с руками без счету
‹…›
Множество стало рождаться двуликих существ и двугрудых,
Твари бычачьей породы являлись с лицом человека,
