23. Микро или макро – все это эволюция
Чтобы понять эволюцию, мы должны мыслить одновременно и широко, и узко. Масштабность мышления была постоянной темой эволюционных исследований, начиная с Дарвина и Уоллеса. Когда я работал инженером, у меня была специальная чертежная доска, на которой я делал проекты огромных авиалайнеров для одной компании и микроскопических инструментов для другой. Внизу, в правом нижнем углу практически всех инженерных чертежей есть графа, в которой я, как создатель, указывал масштаб изображения. В чертеже для компании «Боинг» я задал масштаб 100 сантиметров к одному или 1:100. Чертеж для компании «Sundstrand» был выполнен в масштабе 100:1, где в одном сантиметре был представлен 1 мм или 0,01 см. Меня по-прежнему поражает, что законы физики работают в любом масштабе. Гидроусилитель обладает достаточной мощью, чтобы переместить дом, и в то же время он подчиняется тем же законам природы, что и крошечная пружинка, которая позволяет вычислить силу притяжения на Луне.
Когда дело доходит до эволюции, то мы должны рассматривать и общую картину, и конкретные примеры. Природа воздействует на каждый организм, но последствия естественного отбора становятся очевидны в больших масштабах: в группах, популяциях, видах и целых экосистемах. Исследователи придумали термины микроэволюция и макроэволюция для описания различных путей, которыми может следовать эволюция, хотя оба подхода основаны на одних и тех же фундаментальных принципах, идущих от микро к макро. Сегодня креационисты, особенно в США, внушают людям, что те должны мыслить только в малых масштабах. Они принимают микро, но отвергают макро, потому что микро – это все, что их вера может принять. Это печально, и это не имеет отношения к науке. Мир природы – это комплекс услуг; вы не можете выбирать, какие факты вам нравятся, а какие нет. И в этом случае вы не можете понимать один вид эволюции без другого.
Изначально естественный отбор Дарвина касался изменений, происходящих с организмом в условиях окружающей среды. Для нас этот процесс запускается тогда, когда мы появляемся на свет. Для растений – в тот момент, когда семя попадает в почву. Для рыб – когда откладываются их икринки. Каждое новое поколение либо получает возможность использовать ресурсы своего мира, либо нет. Если повезет, то могут попасться обильные запасы ресурсов – химическая энергия для бактерий или уютные болота для лягушек. Вы рождаетесь с набором генов, скопированных у вашего предка или предков. Способность сохранять тепло или поддерживать низкую температуру тела, или переварить продовольственные ресурсы, окружающие вас, – все это силы отбора. Однако есть и другие способы, которыми происходят изменения из поколения в поколение.
Если вас убили или съели (вы не отобраны) до того, как вы успели размножиться (вы отобраны), то это тоже один из важнейших двигателей генетических изменений. Ваши гены также могут отличаться от генов ваших родителей вследствие случайных мутаций, которые возникают в результате несовершенного копирования, от одной цепочки ДНК к другой. На это, например, может повлиять космическое излучение, которое проникает в один из ваших генов и изменяет его. Гены в молекуле ДНК иногда перепрыгивают с одного места на другое. Такие гены называются «транспозонами». Или, например, к яйцеклетке или сперме ваших родителей (или к пыльце растений) могут примешаться частички какого-нибудь химического вещества. Также мутацию может вызывать излучение некоторых радиоактивных элементов, содержащихся в земной коре. Иногда в половые клетки организма попадают вирусы и также изменяют его гены. Вирусное вмешательство можно также использовать умышленно – например, регулировать гены кукурузы, чтобы они оставались устойчивыми к агрессивным химикатам, направленным на уничтожение сорняков.
С каждым новым изменением, появляющимся в последующем поколении, конфигурация вашей ДНК и генов может меняться для вас и для других представителей вашего рода. Это называется «генетический дрейф». Если гены немного перемещаются в тот же момент, когда происходят какие-то изменения в окружающей среде, дрейф генов может стать единственным фактором, позволившим им пройти дальше. Это пример микроэволюции – изменение в генетическом составе в пределах вида или популяции. Вы можете думать об этом просто как об эволюции, производящей незначительные изменения за короткое время.
Еще одним источником изменений является случайная вариация, которая усиливается в небольших популяциях. Представьте себе корзину с конфетами, собранными во время Хэллоуина, где половина конфет оранжевые, а другая половина – коричневые. Запустите руку в мешок и вытяните горсть конфет. В целом чем меньше вы захватите конфет, тем больше будет вероятность того, что в руке окажется неоднородный микс. Если вы возьмете пять конфет, среди них, возможно, будут три оранжевых и две коричневых. Это будет неравенство с 20 %-м перевесом в пользу оранжевых конфет. С другой стороны, если бы вы могли схватить 500 конфет, то любая неравномерность в смешении была бы сглажена. Соотношение оранжевых и коричневых было бы гораздо меньшим. У вас редко выпадала бы такая 20 %-я разница. В случае с генами, если в окружающей среде происходит что-то, что оставляет вас лишь с небольшой горсткой особей, эквивалентом горстки конфет, то с этого момента ваша неравномерная смесь получит преимущество. Это будет набор генов, которые смогут продолжать жить. Поскольку здесь мы рассматриваем только один вид, эволюционные ученые часто ссылаются на этот пример как на явление микроэволюции.
В этой связи предположим, что в популяции появляется благоприятная мутация, например, добавляется немного темного пигмента кожи, что обеспечивает лучшую защиту от ультрафиолетовых лучей Солнца (что продолжает происходить снова и снова). Люди с этой мутацией преуспевают и все больше размножаются в местах с повышенным ультрафиолетовым излучением. Этот благоприятный ген, обеспечивающий более темный тон кожи, будет преимущественно проявляться в их детях, внуках и правнуках. Поскольку это очень важно для человеческой культуры, я посвятил этому явлению целую главу под номером 32. Исследователи называют это «генетической миграцией». Гены мигрируют в популяции, проявляясь в последующих поколениях. Та к как мы говорим об одном гене в одном организме, то и этот пример исследователи также часто описывают как явление микроэволюции.
У нас же, напротив, происходит макроэволюция: сексуальная, художественная и естественный отбор с большой буквы. Вместо того чтобы рассматривать один ген в одном организме, мы исследуем радикальные изменения у видов, вызванные переменами в окружающей среде или массовыми вымираниями. Процессы микроэволюции и макроэволюции принципиально одинаковы, разница только в масштабе. Мы можем изучать отдельные гены, последовательность химических веществ, сопровождающих молекулу ДНК определенного организма. Или можем анализировать популяцию организмов или экосистему, населенную этими организмами. Они проходят дальше или отсеиваются по тому же принципу: если вы подходите, неважно, ген вы или целый тираннозавр, получите ваш пропуск. Если нет – до свидания.
Это деление на микро и макро имеет большое значение для эволюционных биологов. Где мне было сложно, как научному преподавателю, так это в обществе креационистов. На примере моего оппонента в дебатах Кена Хэма, особенно активного джентльмена, я понял, что креационисты будет хвататься за все что угодно, ища лазейку в эволюционной науке. Имейте в виду, поиск недостатков в научной теории – дело благородное. Это важная часть процесса, с помощью которого наука продвигается вперед. Но при этом необходимы честность и последовательность, а я не вижу ни того, ни другого в аргументах креационистов.
