Глава 6
Музей Всех Возможных Раковин
Эволюция продвигается к вершинам горы Невероятности под давлением естественного отбора. Понятие давления в данном случае подходит как нельзя лучше. Слова “давление отбора” вызывают почти физическое ощущение того, как вид толкают вверх по склону, так что он просто вынужден эволюционировать. Мы говорим, что хищники создали давление естественного отбора, под воздействием которого у антилоп эволюционировала способность бегать быстрее. Но при этом мы понимаем, что имеется в виду на самом деле: вероятность того, что в желудках хищников перевариваются гены, связанные с развитием коротких ног, относительно выше, а следовательно, коротконогих антилоп в природе становится меньше. “Давление” со стороны разборчивых самочек стимулирует самцов фазанов одеваться в яркие перья. Это означает, что у гена, необходимого для красоты оперения, неплохие шансы проникнуть вместе со спермой в организм самки. Но, по нашей теории, самцы становятся красивее под “давлением” естественного отбора. Однако расфуфыренные фазаны обращают на себя взгляды не только своих подруг, но и врагов, поэтому хищники, безусловно, создают противодействующее “давление отбора”, которое заставляет птиц быть поскромнее. Не будь хищников, петухи ради самок обретали бы все более и более броскую окраску. Таким образом, давление естественного отбора с разных сторон может вызывать как противоположные эффекты, так и параллельные и даже (математики показали бы это наглядно) направленные под углом друг к другу. Более того, давление естественного отбора может быть “сильным” и “слабым” – понятные и привычные эпитеты отлично отражают смысл происходящего. Ряд поколений выбирает свой путь к вершине, испытывая давление естественного отбора со всех сторон, разные силы тянут и дергают вид то дружно, то вразнобой.
Но давление – это еще не все. Легким ли будет восхождение, зависит и от профиля склонов. Помимо того, что давление отбора с разной интенсивностью подталкивает вид то туда, то сюда, есть еще и линии наименьшего сопротивления и непреодолимые препятствия. Скажем, давление естественного отбора жестко определяет направление движения вида, но если на пути встанет отвесная стена, в нее все и упрется. У естественного отбора должен быть выбор. Без генетической изменчивости любое давление бессильно. Утверждать, что антилопы стали быстрее бегать под давлением естественного отбора, созданного хищниками, равносильно утверждению, что хищники пожирают тех животных, которые бегают медленнее. Но если нет возможности выбора между генами быстроногих и медлительных антилоп – иначе говоря, если различия между ними обусловлены только особенностями окружающей среды, – эволюция тут не спасет. На горе Невероятности может не оказаться подходящего склона для подъема на уровень высоких скоростей.
Мы подходим к проблеме безнадежной неопределенности и разброса мнений среди биологов. На одном полюсе находятся те, для кого генетическая изменчивость подразумевается по умолчанию. Было бы давление естественного отбора, считают они, а подходящие генетические вариации всегда найдутся. Траектория филогенетических групп в эволюционном пространстве зависит только от взаимодействия между разнонаправленными давлениями естественного отбора. Их оппоненты на противоположном полюсе полагают, что направление эволюции определяется в первую очередь наличием доступной вариации. Кое-кто идет еще дальше, приписывая естественному отбору второстепенную роль вспомогательного агента. Можно было бы нарисовать комикс с двумя персонажами, которые спорят о том, почему у свиней нет крыльев. Убежденный селекционист уверяет, что крылья не дали бы свинье никаких преимуществ, вот она ими и не обзавелась. Крылья принесли бы свиньям пользу, возражает его противник, но не случилось мутаций с образованием зачатков крыльев, естественному отбору не с чем было работать, поэтому крылья так и не сформировались.
Даже при допущении, что у горы Невероятности может быть много вершин, в терминах нашей географической модели эту куда более сложную дилемму не описать. Нужна новая метафора, и, наверное, она понравится математикам, хотя мы обойдемся без математических символов. Это отнимет у нас побольше сил, чем гора Невероятности, но игра стоит свеч. В “Слепом часовщике” я вкратце объяснил, что именно скрывается под разными названиями – “генетическое пространство”, “страна биоморфов” и “дорожная сеть мира животных”. Не так давно философ Дэниел Деннет глубже проник в эту неизведанную область – он дал ей поэтичное название “Менделевская библиотека” по ассоциации с “Вавилонской библиотекой” Борхеса
[15]. В этой главе я предлагаю посетить грандиозный музей зоологических фантазий.
Представьте себе музей с залами, простирающимися во все стороны, а также вверх и вниз сколько хватает глаз. В его хранилищах собраны все виды животных, которые когда‐либо существовали в природе или гипотетически могли бы существовать. Каждый вид помещается рядом с теми, на кого он больше всего похож. Направление одной музейной галереи – это одно измерение, отвечающее тому или иному направлению, в котором может проявляться изменчивость животных. Скажем, если вы пойдете по какой‐нибудь галерее на север, то заметите, что у экспонатов в витринах рога становятся все более длинными. Если развернетесь и направитесь на юг, то пойдете в сторону уменьшения рогов. К востоку рога меняться не будут, зато поменяется какой‐то другой признак – например, зубы станут острее. В западной стороне зубы будут более тупыми. Размер рогов и острота зубов – это лишь два из тысяч возможных направлений изменчивости животных, поэтому галереи должны пересекаться всевозможными способами и не только в привычном для нас и нашего восприятия трехмерном пространстве. Это я и имел в виду, когда сказал, что мы должны научиться мыслить математически.
Что значит мыслить в четырехмерном измерении? Допустим, мы измеряем четыре признака для антилоп – длину рогов, остроту зубов, длину кишечника и густоту шерсти. Если не принимать во внимание один из признаков – например, густоту шерсти, – можно отвести каждой антилопе место на трехмерной диаграмме (кубике) оставшихся признаков, то есть длины рогов, остроты зубов и длины кишечника. Как теперь добавить сюда же четвертый признак – густоту шерсти? Мы должны построить отдельные кубики для короткошерстных антилоп, для тех, у кого шерсть чуть длиннее и так далее. Сначала надо поместить антилопу в кубик, отведенный для ее длины шерсти, а затем, уже в пределах этого кубика, найти точку для ее рогов, зубов и кишечника. Густота шерсти – это четвертое измерение. По такому принципу можно выстроить семейство кубиков, кубик из кубиков, кубик кубиков из кубиков – пока все животные не займут свои места в многомерном пространстве.
Чтобы вы лучше поняли суть идеи Музея Всех Возможных Животных, в этой главе мы рассмотрим отдельный случай, более или менее применимый для анализа в трехмерном пространстве. В следующей главе я вернусь к тому спору, с которого начал эту главу, и попытаюсь предложить другой стороне кое‐какие конструктивные идеи, дабы найти мирное решение (я ведь убежден в своей правоте). В этой главе мы займемся трехмерными раковинами улиток и вообще витыми раковинами. Для описания большинства основных типов раковин достаточно трех переменных, поэтому их можно изучать в трехмерном пространстве. Далее я продолжу линию известного палеонтолога из Чикагского университета Дэвида Раупа. Самого Раупа вдохновил выдающийся шотландский биолог Дарси Томпсон, профессор прославленного старинного Сент-Эндрюсского университета, автор книги “О росте и форме” (On Growth and Form), впервые опубликованной в 1919 году. Эта книга в течение почти всего двадцатого столетия, оставаясь в стороне от основного направления развития науки, тем не менее оказывала заметное влияние на зоологов
[16]. Биология несколько проиграла от того, что Дарси Томпсон скончался до наступления компьютерной эры, ибо каждая страница его великого труда просит компьютера. Рауп написал программу генерирования форм раковин, а я написал похожую программу, чтобы проиллюстрировать эту главу, хотя, разумеется, встроил ее в программу искусственного отбора, подобную той, что описана в “Слепом часовщике”.
