Текст книги "Космос"

Помимо Эратосфена в Александрии жили: астроном Гиппарх, который составлял звездные карты и ввел систему оценки яркости звезд; Евклид, блестящий систематизатор геометрии, заметивший монарху, поставленному в тупик сложной математической задачей: «В геометрию нет царского пути»; Дионисий Фракийский, который выделил части речи и сделал для изучения языков то, что Евклид сделал для геометрии; Герофил, физиолог, установивший раз и навсегда, что вместилищем разума является мозг, а не сердце; Герон Александрийский, изобретатель цепной передачи и парового двигателя, автор труда «Automata» – первого сочинения о роботах; Аполлоний Пергский, математик, исследовавший формы конических сечений[27]27
  Они называются так потому, что могут быть получены сечением конуса под разными углами. Спустя 18 столетий Иоганн Кеплер использовал труды Аполлония о конических сечениях, когда первым правильно объяснил движение планет. – Прим. пер.


[Закрыть]: эллипса, параболы и гиперболы – кривых, по которым, как мы теперь знаем, движутся планеты, кометы и звезды; Архимед, величайший до Леонардо да Винчи гений механики; Птолемей, астроном и географ, собравший воедино многое из того, что сегодня составляет псевдонауку астрологию; его геоцентрическая система мира продержалась полторы тысячи лет – хороший пример того, что интеллектуальная мощь не страхует от смертельных заблуждений. Среди всех этих великих мужей была и великая женщина, Гипатия, математик и астроном, последнее светило александрийской науки, чья мученическая кончина связана с гибелью библиотеки спустя семь столетий после основания – история, к которой мы еще вернемся.

Александр Македонский в облачении фараона. В таком одеянии его могли видеть в Александрийской библиотеке

Эллинские цари, правившие Египтом после Александра, весьма серьезно относились к наукам. Веками они покровительствовали изысканиям и заботились о том, чтобы в библиотеке царила атмосфера, способствующая работе лучших умов своего времени. В здании, украшенном фонтанами и колоннадами, имелись десять больших научных залов, посвященных каждый своему предмету, ботанический сад, зоопарк, анатомический класс, обсерватория и огромная обеденная зала, где в часы досуга ученые мужи могли поспорить о своих идеях.

Так могли выглядеть утраченные книги Аристарха на полках Александрийской библиотеки

Но, конечно, сердцем библиотеки было собрание свитков. Создатели его прошлись частым гребнем по всем культурам и языкам мира. Они засылали в чужие пределы своих агентов скупать библиотеки. На торговых судах, швартующихся в александрийском порту, стражи искали не контрабанду, но папирусы. Свитки изымали, копировали и затем возвращали владельцам. Трудно назвать точные цифры, но, вероятно, библиотека содержала около полумиллиона рукописей, папирусных свитков. Что случилось с этими сочинениями? Создавшая их классическая цивилизация погибла, а библиотека была целенаправленно уничтожена. До наших дней сохранилась лишь малая часть собранных в ней трудов да немногочисленные разрозненные фрагменты. Сколько же несбыточных надежд внушают эти обрывки! Мы знаем, например, что на одной из полок библиотеки лежало сочинение Аристарха Самосского, доказывавшего, что Земля – одна из планет, которая, подобно другим, обращается вокруг Солнца и что звезды находятся чрезвычайно далеко. Эти выводы абсолютно верны, но нам пришлось ждать почти 2000 лет, пока истинность их не была вновь доказана. Если горечь от утраты Аристархова труда умножить в 100 000 раз, только тогда мы постигнем величие классической цивилизации и трагедию ее гибели.

Большой зал Александрийской библиотеки в Египте. Реконструкция на основе научных данных

Мы далеко превзошли науку, известную античному миру. Но в наших исторических знаниях остались невосполнимые пробелы. Представьте, какие загадки прошлого удалось бы разрешить, будь у нас читательский билет Александрийской библиотеки. Мы знаем, что там хранилась утраченная ныне мировая история в трех частях, написанная вавилонским жрецом Беросом. Первая часть освещала период от сотворения мира до Всемирного потопа, период, который длился 432 000 лет, то есть примерно в сотню раз дольше, чем по хронологии Ветхого Завета. Любопытно, что же там было написано?

Древние знали, что мир очень стар. Они пытались заглянуть в отдаленное прошлое. Теперь нам известно, что Космос гораздо старше, чем они могли себе представить. Мы исследовали пространственные масштабы Вселенной и увидели, что живем на ничтожной пылинке, крутящейся возле ординарной звезды в дальнем углу малозаметной галактики. Будучи лишь пятнышком в необъятности пространства, мы и в безмерности времени занимаем лишь мгновение. Теперь нам известно, что наша Вселенная – по крайней мере, ее последнее воплощение – имеет возраст около 15 или 20 млрд лет[28]28
  Современное значение – 13,8 млрд лет – получено по данным спутника «Планк» (2015). – Прим. пер.


[Закрыть]. Именно столько времени прошло с того знаменательного события, которое мы называем Большим взрывом. В момент рождения нашей Вселенной не существовало ни галактик, звезд или планет, ни жизни и цивилизаций – только однородная расширяющаяся плазма, заполняющая все пространство. Этот переход от хаоса Большого взрыва к Космосу, который мы начинаем познавать, – самая невероятная трансформация материи и энергии, какую только нам посчастливилось наблюдать. Пока где-нибудь не отыщется более разумных существ, именно мы будем самым эффектным результатом этой трансформации – далекими потомками Большого взрыва, чье предназначение – познавать и преображать тот самый Космос, что вызвал нас к жизни.

Жизнь на Земле. Макрофотография клеща с пыльцой розы гибискус, сделанная сканирующим электронным микроскопом.

С разрешения Ж.-П. Ревеля, Калифорнийский технологический институт

Глава 2
Один голос в космической фуге

И приказано мне предаться Господу миров. Он – тот, который сотворил вас из праха.

Коран, сура 40

Древнейшая из всех философий, философия эволюции, была связана по рукам и ногам и брошена в тысячелетнюю тьму теологической схоластики. Но Дарвин влил новую кровь в старый сосуд, разорвал узы и воскресил древнегреческую идею, доказав, что она может служить более адекватным объяснением существующего порядка вещей, чем любая из тех схем, что легковерно принимались 70 поколениями суеверных людей.

Томас Генри Гексли. 1887

Мы должны допустить, что и все органические существа, когда-либо жившие на земле, могли произойти от одной первобытной формы ‹…› Есть величие в этом воззрении… и между тем как наша планета продолжает вращаться согласно неизменным законам тяготения, из такого простого начала развилось и продолжает развиваться бесконечное число самых прекрасных и самых изумительных форм.

Чарльз Дарвин. Происхождение видов. 1859[29]29
  Цит. по: Дарвин Ч. Происхождение видов / Под ред. А. Л. Тахтаджяна. – СПб.: Наука, 2001. – Прим. пер.


[Закрыть]

Общность материи обнаруживается во всей видимой Вселенной, потому что звезды содержат многие из тех элементов, которые существуют на Солнце и на Земле. Примечательно, что некоторые элементы, наиболее широко распространенные в царстве звезд, в частности водород, натрий, магний и железо, принадлежат к числу наиболее тесно связанных с живыми организмами нашей планеты. Может ли быть, что звезды, по крайней мере ярчайшие из них, не являются, подобно нашему Солнцу, центрами и источниками энергии для планетных систем, пригодных для обитания живых существ?

Уильям Хаггинс[30]30
  Сэр Уильям Хаггинс (1824–1910) – английский астроном, первым применивший спектроскоп для изучения звезд и туманностей. – Прим. пер.


[Закрыть]. 1865

Сколько себя помню, я всегда стремился узнать, есть ли жизнь где-нибудь еще во Вселенной. На что она похожа? Как устроена? На нашей планете все живое состоит из органических молекул – сложных микроскопических образований, в которых центральную роль играет атом углерода. Было время до появления жизни, когда бесплодная Земля прозябала в запустении. Теперь наш мир переполнен жизнью. Как она зародилась? Как вышло, что в отсутствие живого возникли органические молекулы на основе углерода? Каким образом эволюция жизни породила столь сложные существа, как мы с вами, способные исследовать тайну собственного происхождения?

Темные облака межзвездной пыли. Такие газопылевые комплексы содержат простые органические молекулы; отдельные частицы пыли могут состоять, в числе прочего, из органических соединений.

Художник А. Шеллер

А бесчисленные планеты, которые, возможно, обращаются вокруг иных солнц, – есть ли там жизнь? И если внеземная жизнь существует, то лежат ли в ее основе те же органические молекулы, что и на Земле? Похожи ли существа других миров на земные формы жизни? Или совсем непохожи – иное порождение иной окружающей среды? Что еще возможно? Природа жизни на Земле и поиски жизни за пределами нашей планеты – это две стороны одного вопроса, вопроса о том, кто мы такие.

В великой межзвездной пустоте встречаются облака из газа, пыли и органического вещества. Радиотелескопы обнаружили в космосе десятки разных органических молекул. Распространенность этих молекул заставляет думать, что необходимые для жизни вещества встречаются повсеместно. Не исключено, что в космосе жизнь с неизбежностью возникает и развивается, если ей на это отпущено достаточно времени. На некоторых из миллиардов планет Млечного Пути жизнь может не возникнуть никогда. На других она появится и погибнет или никогда не зайдет в своем развитии дальше простейших форм. Но есть горстка миров, где возможно появление разума и цивилизаций, более развитых, чем наша.

Время от времени приходится слышать: как удачно сложилось, что Земля идеально подходит для жизни – умеренные температуры, жидкая вода, кислородная атмосфера и прочее. Говорящие так путают, по крайней мере отчасти, причину и следствие. Мы, земляне, великолепно приспособлены к земной среде обитания просто потому, что здесь выросли. Те ранние формы жизни, что адаптировались не столь успешно, вымерли. Мы произошли от организмов, которые смогли приспособиться. А живые существа, которые эволюционировали в совершенно ином мире, будут, без сомнения, возносить хвалу именно ему.

Японский самурай в доспехах. Для японской литературы «Повесть о доме Тайра» имеет такое же значение, как «Илиада» для западной.

С разрешения Ч.-Ч. Ли

Все формы жизни на Земле тесно взаимосвязаны. Мы имеем общую органическую химию, общее эволюционное наследие. И в результате наши биологи крайне ограничены в своих исследованиях. Они изучают только один тип биологии, только одну тему в музыке жизни. Является ли этот слабый и пронзительный мотив единственным голосом на тысячи световых лет? Или существует своего рода космическая фуга с темами и контрапунктом, гармониями и диссонансами, с миллиардами разных голосов, исполняющих музыку жизни в Галактике?

Позвольте мне рассказать об одной лишь маленькой фразе из земной музыки жизни. В 1185 г. трон императора Японии занимал семилетний мальчик по имени Антоку. Он был номинальным главой самурайского клана Хэйкэ, который вел долгую и кровавую войну с другим кланом, Гэндзи[31]31
  В русскоязычной литературе клан Хэйкэ чаще фигурирует под именем Тайра, а клан Гэндзи – под именем Минамото. – Прим. пер.


[Закрыть]. Каждый клан предъявлял наследственные права на императорский престол. Решающее сражение состоялось 24 апреля 1185 г. на Внутреннем Японском море, вблизи местечка Данноура[32]32
  Данноура – восточная приморская часть города Симоно-сэки. – Прим. пер.


[Закрыть]. Во время боя император находился на борту корабля. Хэйкэ уступали противнику в численности и маневренности. Многие из них погибли в схватке. Уцелевшие, великое множество людей, предпочли плену смерть в морской пучине. Бабка императора, Ниидоно, не могла допустить, чтобы ее и Антоку захватили враги. Случившееся дальше описывает эпос «Повесть о Доме Тайра» («Хэйкэ-моногатари»):

Краб Хэйкэ из японского Внутреннего моря.

Lonmelo/Flickr

Императору Антоку исполнилось восемь лет, но на вид он казался гораздо старше. Черные прекрасные волосы ниспадали у него ниже плеч. Он был так хорош собой, что, казалось, красота его, как сияние, озаряет все вокруг.

– Куда ты ведешь меня? – удивленно спросил он, и Ниидоно, утерев слезы, отвечала юному государю:

– ‹…› я отведу вас в прекрасный край, что зовется Чистой землей, обителью райской, где вечно царит великая радость! – так говорила она, а сама заливалась слезами.

Государь, в переливчато-зеленой одежде, с разделенными на прямой ряд, завязанными на ушах волосами, обливаясь слезами, сложил вместе прелестные маленькие ладони, поклонился сперва восходу, простился с храмом богини в Исэ, потом, обратившись к закату, прочел молитву, и тогда Ниидоно, стараясь его утешить, сказала:

– Там, на дне, под волнами, мы найдем другую столицу! – и вместе с государем погрузилась в морскую пучину[33]33
  Цит. по: Монах Юкинага. Повесть о Доме Тайра / Пер. И. Львовой. – М.: Азбука-классика, 2005. – Прим. пер.


[Закрыть].

Боевой флот Хэйкэ был полностью уничтожен. Из всего клана выжили только 43 женщины, дамы императорского двора. Их заставили продавать цветы и оказывать другие услуги рыбакам, живущим близ места сражения. Клан Хэйкэ канул в вечность. Но несколько бывших придворных дам и дети, прижитые ими от рыбаков, стали проводить поминальный ритуал. Каждый год 24 апреля рыбаки, потомки клана Хэйкэ, облачаются в одежды из сурового холста и черные головные уборы и шествуют к часовне Акама, где в память об утонувшем императоре возвели мавзолей. Там разыгрывается действо, изображающее события, что последовали за битвой у Данноура. Спустя столетия людей посещает видение призрачных самурайских армий, которые тщатся вычерпать море, чтобы очистить его от крови, позора и унижения.

Рыбаки говорят, что самураи Хэйкэ до сих пор скитаются по дну Внутреннего моря, обратясь в крабов. Иногда здесь вылавливают крабов, на спине которых обнаруживаются странные рельефные отметины, напоминающие лицо самурая. Таких крабов не едят, а отпускают в море в память о печальных событиях у Данноура.

Легенда, о которой идет речь, поднимает интереснейшую проблему. Каким образом на панцире краба появляется лик воина? Похоже, это случилось благодаря людям. Рисунок на панцире краба – наследуемый признак. У крабов, как и у людей, существует много разных линий наследования. Предположим, что по чистой случайности среди далеких предков краба был один, на чьем панцире проступали, пусть и смутно, очертания человеческого лица. Даже до сражения у Данноура рыбаки не слишком охотно употребляли в пищу таких крабов. Выбрасывая их в море, они запустили эволюционный процесс. Если ты краб с обычным панцирем, люди съедят тебя. И потомства по твоей наследственной линии будет меньше. Если же твой панцирь несет на себе изображение человеческого лица, тебя выбросят. И ты оставишь после себя больше потомства. Участь крабов была поставлена в зависимость от рисунка на панцире. По мере того как сменялись поколения крабов и рыбаков, выживало все больше ракообразных, чей панцирный узор походил на лицо самурая, и постепенно рисунок стал напоминать не просто человеческое лицо, и даже не просто лицо японца, но именно лицо жестокого и разгневанного воина. Все это никак не связано с тем, чего хотят крабы. Отбор был им навязан. Чем больше сходства с самураем, тем больше шансов выжить. В конце концов таких «самурайских» крабов развелось очень много.

Этот процесс называется искусственным отбором. В случае с крабами Хэйкэ он производился рыбаками более или менее бессознательно и уж конечно не осознавался самими крабами. Однако на протяжении тысячелетий люди целенаправленно выбирали, каким растениям и животным жить, а каким умирать. С детства нам привычны домашние животные и скот, фрукты, овощи и другие культурные растения. Откуда они появились? Может, существовали в диком виде, а затем были приспособлены к менее суровой жизни в человеческом хозяйстве? Вовсе нет. Большинство из них созданы нами.

Десять тысяч лет назад не было молочных коров, охотничьих собак, высокоурожайной кукурузы. Одомашнивая предков этих животных и растений – некоторые из них выглядели тогда совсем иначе, – мы управляли их размножением. Мы заботились о том, чтобы определенные разновидности, обладавшие нужными нам свойствами, пользовались преимуществом при воспроизводстве. Когда нам требовалась собака, которая помогала бы следить за овцами, мы отбирали для размножения наиболее смышленых и послушных особей, предрасположенных к управлению стадом – навык, весьма полезный для животных, охотящихся стаями. Огромное коровье вымя – результат человеческой потребности в молоке и сыре. Десять тысяч поколений потребовалось, чтобы вывести нашу вкусную и питательную кукурузу (маис) из хилых дикорастущих злаков; более того, изменения зашли так далеко, что теперь она даже не может воспроизводиться без вмешательства человека.

Суть искусственного отбора – для краба Хэйкэ, собаки, коровы или злака – состоит в следующем: многие физические свойства и особенности поведения растений и животных наследуются, воспроизводясь в потомстве. По тем или иным причинам человек поощряет воспроизведение одних разновидностей и препятствует размножению других. В результате отобранные разновидности получают повсеместное распространение, а те, против которых направлен отбор, становятся редкими и даже исчезают.

Но если люди могут создавать новые разновидности растений и животных, то не должна ли и природа делать то же самое? Соответствующий процесс называется естественным отбором. Тот факт, что на протяжении эонов жизнь претерпевала фундаментальные изменения, со всей очевидностью доказывается как метаморфозами, происшедшими со скотом и овощами за короткий срок владычества человека на Земле, так и остатками ископаемых животных. Летопись окаменелостей неоспоримо свидетельствует о созданиях, некогда во множестве обитавших на нашей планете, но теперь полностью исчезнувших[34]34
  Правда, западные религиозные деятели всегда настаивали на обратном, как, например, Джон Уэсли (основатель методистской церкви, живший в 1703–1791 гг. – Прим. ред.), заявивший в 1770 г.: «Смерти никогда не будет позволено истребить [даже] самый незначительный вид». – Прим. авт.


[Закрыть]. Вымерших видов в истории Земли гораздо больше, чем ныне живущих. Это оконченные эксперименты эволюции.

Вызванные одомашниванием генетические изменения произошли очень быстро. Кролики не были домашними животными до начала Средневековья (их стали разводить французские монахи, считавшие, что новорожденный крольчонок – это рыба, а потому его мясо годится в пищу в постные дни); кофейное дерево окультурено в XV в., сахарная свекла – в XIX в.; а норка в наши дни еще остается на самой начальной стадии одомашнивания. Менее чем за 10 000 лет одомашнивание увеличило настриг шерсти от одной овцы с одного килограмма до 10–20, причем волокна стали тоньше и однороднее; надой молока от одной коровы в период лактации увеличился с нескольких сотен до миллиона кубических сантиметров[35]35
  Вероятно, автор имел в виду: от несколько сотен тысяч до десяти миллионов кубических сантиметров. – Прим. пер.


[Закрыть]. Если искусственный отбор позволяет добиться столь значительных изменений за такое короткое время, то на что же должен быть способен естественный отбор, действующий на протяжении миллиардов лет? Ответом может служить красота и разнообразие биологического мира. Эволюция – это факт, а не теория.

Открытие того, что естественный отбор есть механизм эволюции, – величайший шаг в познании, связанный с именами Чарльза Дарвина и Альфреда Рассела Уоллеса. Больше века назад они обратили внимание, что природа чрезвычайно плодовита и родит гораздо больше животных и растений, чем имеют надежду выжить, а значит, окружающая среда отбирает те разновидности, которые по воле случая лучше приспособлены для выживания. Внезапные изменения наследственности – мутации – передаются по наследству. Они поставляют эволюции сырой материал. Среда отбирает те немногие мутации, которые способствуют выживанию, и в результате серии медленных трансформаций, преобразующих одну форму жизни в другую, появляется новый вид[36]36
  В священной книге народа майя «Пополь-Вух» появление различных форм жизни приписывается неудачным попыткам богов создать людей. Первые попытки, очень далекие от цели, породили низших животных; предпоследняя проба, почти достигшая цели, вызвала к жизни обезьян. В китайском мифе люди произошли от вши на теле бога Паньгу. В XVIII в. Бюффон предположил, что Земля значительно старше, чем говорит Священное Писание, что формы жизни на протяжении тысячелетий медленно изменяются. Однако обезьян он считал выродившимися потомками людей. Хотя эти представления не совсем точно отражают описанный Дарвином и Уоллесом эволюционный процесс, они явились его предтечами – подобно взглядам Демокрита, Эмпедокла и других ионийских ученых, о которых мы поговорим в главе VII. – Прим. авт.


[Закрыть].

В книге «Происхождение видов» Дарвин пишет:

Изменчивость не вызывается самим человеком; он только бессознательно подвергает органические существа новым жизненным условиям, и тогда природа действует на их организацию и вынуждает их варьировать. Но человек может отбирать и действительно отбирает вариации, доставляемые ему природой, и, таким образом, кумулирует их в любом желательном направлении. Он, таким образом, адаптирует животных и растения к своим потребностям или прихотям. Он может достигать этого методически или бессознательно, сохраняя особей, наиболее ему полезных или приятных, без всякого намерения изменить породу ‹…› Нет никакого основания, чтобы принципы, которые действовали столь эффективно при доместикации, не могли бы действовать в естественных условиях ‹…› Рождается более особей, чем может выжить ‹…› Самое слабое преимущество некоторых особей, обнаруживающееся в известном возрасте или в известное время года, над теми, с кем они конкурируют, или хотя бы в ничтожной степени делающее их более приспособленными к окружающим физическим условиям, может со временем нарушить равновесие[37]37
  Цит. по: Дарвин Ч. Происхождение видов / Под ред. А. Л. Тахтаджяна. – СПб.: Наука, 2001. – Прим. пер.


[Закрыть].

Гексли, самый активный защитник и популяризатор эволюции в XIX в., писал, что публикации Дарвина и Уоллеса были «вспышкой света, которая человеку, заблудившемуся темной ночью, неожиданно озаряет дорогу, если и не ведущую прямо к дому, то указующую направление». И далее: «Когда я впервые овладел центральной идеей „Происхождения видов“, мне подумалось: „Насколько же глупо было не догадаться об этом!“ Полагаю, компаньоны Колумба говорили что-то подобное. ‹…› Примеров изменчивости, борьбы за существование, адаптации к окружающим условиям было известно более чем достаточно; но, пока Дарвин и Уоллес не развеяли тьму, никто из нас не догадался, что путь к решению проблемы видового разнообразия пролегает именно здесь».

Многих людей шокировали – кое-кого шокируют и до сих пор – обе идеи, эволюция и естественный отбор. Наблюдая изящество земной жизни, приспособленность строения организмов к их функциям, наши предки усматривали в этом руку Великого Конструктора. Простейший одноклеточный организм – гораздо более сложная машина, чем самые хитрые карманные часы. Но ведь современные карманные часы не собираются спонтанно и не развились в ходе постепенной эволюции, скажем, от дедовских ходиков. Раз имеются часы, был и часовых дел мастер. Казалось, что атомы и молекулы не могут самопроизвольно соединиться в организмы такой невероятной сложности и точно заданной функциональности, какие мы во множестве находим в любом районе Земли. Представления о том, что каждая форма жизни специально сконструирована, что один вид не может превратиться в другой, отлично согласовывались с теми знаниями о жизни, которыми располагали наши предки, крайне ограниченные в части сведений о естественной истории. Идея сотворения каждого организма Великим Конструктором наделяла природу смыслом и порядком и придавала человеческому существованию ту особую значимость, в которой мы испытываем нужду до сих пор. Конструктор – это естественное, привлекательное и универсальное человеческое объяснение биологического мира. Но, как показали Дарвин и Уоллес, существует другое объяснение, столь же привлекательное, столь же человеческое и гораздо более убедительное, – естественный отбор, который на протяжении эонов делает музыку жизни все более красивой.

Существование ископаемых можно примирить с идеей Великого Конструктора; возможно, некоторые виды были уничтожены, поскольку недовольный ими Конструктор предпринял новые эксперименты в попытке улучшить творение. Однако это довольно неудачное объяснение. Каждое растение или животное – это совершенное творение; разве не должен был всезнающий Конструктор сразу создавать нужные разновидности? Ископаемые свидетельствуют о пробах и ошибках, о невозможности предвидеть будущее, что несовместимо с представлением о Великом Конструкторе (хотя и не противоречит возможности отдаленного или косвенного его участия).

Когда я был студентом колледжа в начале 1950-х, мне посчастливилось работать в лаборатории Г. Дж. Мёллера[38]38
  Герман Джозеф Мёллер (Hermann Joseph Muller, 1890–1967) – один из основоположников радиационной генетики. В 1916 г. доказал, что четырем хромосомам в ядрах клеток дрозофил соответствуют четыре группы связных генов. В 1920 г. совместно с Алтенбургом продемонстрировал постоянство скорости мутаций, независимо от необходимости в них. В 1927 г. обнаружил, что рентгеновские лучи увеличивают скорость мутации в сотни и тысячи раз по сравнению с нормой, что было отмечено Нобелевской премией в 1946 г. – Прим. пер.


[Закрыть], великого генетика, человека, открывшего, что радиация вызывает мутации. Мёллер был первым, кто привлек мое внимание к крабу Хэйкэ как примеру искусственного отбора. Я потратил много месяцев на изучение практической генетики, работая с плодовыми мушками Drosophila melanogaster (что означает «чернотелые любители росы») – крошечными, безобидными существами, двукрылыми и пучеглазыми. Мы держали их в бутылках из-под молока и, скрещивая две разновидности, наблюдали, какие новые формы возникают в результате перераспределения родительских генов, естественных и спровоцированных мутаций. Самки откладывали яйца на определенном виде патоки, которую лаборанты помещали в бутылки; затем бутылки закупоривались, и мы две недели ждали, пока оплодотворенные яйца превратятся в личинки, личинки – в куколки, а куколки – в новых взрослых плодовых мушек. Однажды я разглядывал в слабый бинокулярный микроскоп новую партию взрослых дрозофил, обездвиженных небольшим количеством эфира, и сортировал их на разновидности кисточкой из верблюжьего волоса. К моему удивлению, я обнаружил нечто совершенно необычное: это была не просто небольшая вариация вроде красного цвета глаз вместо белого или щетинок на шее там, где их прежде не росло. Это был другой и очень функциональный тип существа с гораздо более крупными крылышками и с длинными мохнатыми усиками. Я пришел к выводу, что судьбе было угодно преподнести редкий пример крупного эволюционного скачка за одно поколение. И надо же было такому случиться в лаборатории Мёллера, который категорически отрицал подобную возможность. А несчастье объявить ему об этом выпало именно мне.

С тяжелым сердцем я постучал в дверь его кабинета. «Входите!» – послышался приглушенный голос. Зайдя внутрь, я увидел, что вся комната погружена в темноту и лишь одна маленькая лампочка освещает предметное стекло микроскопа, за которым он работал. В такой мрачной обстановке мои объяснения прозвучали довольно сбивчиво. Я обнаружил совершенно новый тип мушки. Я уверен, что она появилась из куколки, которая была в патоке. Я не хотел доставлять беспокойство, но… «Она ведь больше похожа на Lepidoptera, чем на Diptera?» – спросил он. Его лицо было подсвечено снизу. Я понятия не имел, что это значит, и ему пришлось пояснить: «У нее большие крылья? И мохнатые усики?» Я угрюмо кивнул.

Мёллер включил верхний свет и добродушно ухмыльнулся. Это была старая история. Оказывается, существовал вид моли, который приспособился к условиям генетических лабораторий, работающих с дрозофилами. Он не имел ничего общего с плодовыми мушками и не проявлял к ним никакого интереса. Единственное, что ему было нужно, – это предназначенная для них патока. За то короткое время, которое требовалось лаборантам, чтобы откупорить и закупорить молочную бутылку (например, при добавлении в нее плодовых мушек), самка моли, подобно пикирующему бомбардировщику, успевала на лету сбросить яйца в питательную патоку. Я не открыл макромутацию. Просто я столкнулся с примером еще одного восхитительного приспособления в живой природе, которое появилось в результате микромутации и естественного отбора.

Секрет эволюции складывается из смерти и времени – из смерти огромного числа форм жизни, которым не удалось достаточно хорошо адаптироваться к окружающей среде, и из времени, необходимого для постепенного накопления длинной цепочки небольших мутаций, которые по чистой случайности оказываются благоприятными и способствуют адаптации. Неприятие выводов Дарвина и Уоллеса отчасти связано с тем, что трудно представить себе даже период в несколько тысяч лет, не говоря уж о целых эонах. Что может значить срок в 70 млн лет для существ, чья жизнь в миллион раз короче? Мы подобны бабочкам-поденкам, выпорхнувшим в мир на день и полагающим, что это и есть вечность.

Случившееся на Земле может быть более или менее типичным для эволюции жизни во многих мирах; но вполне может статься, что в таких частностях, как химия белков или физиология мозга, история развития земной жизни уникальна для нашей Галактики. Земля сконденсировалась из межзвездных газа и пыли примерно 4,6 млрд лет назад. Древнейшие окаменелости говорят нам, что уже вскоре после этого, где-то около 4 млрд лет назад, в первобытных океанах зародилась жизнь[39]39
  В период написания книги это была очень оптимистичная оценка. Вплоть до недавнего времени самые древние следы жизни, найденные на Земле, были не старше 3,5 млрд лет. Однако буквально в 2017 г. обнаружены окаменелые следы микробов возрастом 3,8 млрд лет, а возможно, и старше (Dodd M. S. et al., Nature 543:60–65). Есть также косвенные признаки существования жизни ранее 4 млрд лет назад. – Прим. пер.


[Закрыть]. По сложности своего устройства первые живые объекты намного уступали одноклеточным организмам, представляющим собой уже весьма изощренную форму жизни. Проявления жизни были тогда гораздо скромнее. Грозовые разряды и ультрафиолетовое излучение Солнца расщепляли простые богатые водородом молекулы первичной земной атмосферы на фрагменты, которые затем, объединяясь случайным образом, порождали все более и более сложные молекулы. Продукты этой древней химической фабрики растворялись в океанах, образуя своего рода органический бульон, состав которого постоянно усложнялся, пока в один прекрасный день совершенно случайно не появилась молекула, способная воспроизвести свою собственную грубую копию, используя в качестве строительных блоков другие молекулы бульона. (В дальнейшем мы еще вернемся к данной теме.)

Это был древнейший прообраз дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) – главной молекулы жизни на Земле[40]40
  По современным представлениям, появлению ДНК предшествовала стадия РНК-мира, когда отбор шел среди самовоспроизводящихся молекул рибонуклеиновой кислоты (РНК), также несущих генетический код. Однако чисто случайное появление самовоспроизводящейся молекулы РНК все же выглядит статистически невероятным. Поэтому активно обсуждается вопрос о возможных этапах химической эволюции (на основе автокаталитических реакций), которые могли предшествовать РНК-миру. – Прим. пер.


[Закрыть]. По форме ДНК напоминает скрученную в спираль веревочную лестницу, перекладинами которой служат молекулярные конструкции четырех разных типов, соответствующих четырем буквам генетического кода. Эти перекладины, называемые нуклеотидами, кодируют наследуемую инструкцию по созданию того или иного организма. Каждая форма жизни на Земле имеет свой набор инструкций, записанных, впрочем, на одном и том же языке. Источник различия организмов кроется в различии их нуклеотидных инструкций. Мутация – это изменение нуклеотидов, которое воспроизводится в следующем поколении, образуя линию наследования. Будучи случайными изменениями нуклеотидов, мутации в большинстве своем вредны или даже смертельны, так как приводят к появлению бесполезных белков. Требуется немалое время, чтобы случилась мутация, улучшающая работу организма. И тем не менее движущей силой эволюции служат именно эти невероятные события – едва заметные полезные мутации нуклеотидов, размер которых составляет одну 10-миллионную долю сантиметра.

Четыре миллиарда лет назад Земля была молекулярным Эдемом. Здесь еще не водилось хищников. Отдельные молекулы медленно самовоспроизводились, конкурируя за строительные блоки и порождая грубые копии самих себя. Однако эволюционный процесс, пусть и на молекулярном уровне, уже начался благодаря самовоспроизведению, мутациям и отсеву наименее эффективных разновидностей. Со временем точность воспроизведения увеличивалась. Молекулы с различными специальными функциями объединялись, образуя своеобразный молекулярный коллектив – первую клетку. Клетки современных растений содержат крошечные молекулярные фабрики, называемые хлоропластами, которые отвечают за фотосинтез – преобразование солнечного света, воды и углекислого газа в углеводы и кислород. Клетки в капле крови содержат молекулярные фабрики другого типа – митохондрии, которые, окисляя питательные вещества, извлекают необходимую для жизнедеятельности энергию. В наше время эти фабрики входят в состав растительных и животных клеток, но, возможно, когда-то они сами были свободноживущими клетками.

Около 3 млрд лет назад несколько одноклеточных растений объединились по какой-то причине, возможно из-за мутации, которая препятствовала разъединению клеток, образовавшихся после деления. Так началась эволюция многоклеточных организмов. Каждая клетка вашего тела – это своего рода сообщество, которое объединило ради общего блага некогда самостоятельные живые элементы. А состоите вы из сотен триллионов клеток. Все мы, каждый из нас, – это множество.