Было время, когда считалось, что все в природе совершенно. Средневековым богословам была настолько очевидна продуманность, с которой животные были созданы в полном соответствии с их образом жизни, что это стало ключевым аргументом в пользу существования Бога. Вот так, например, Генри Мор (1614–1687) восторгался «воздушным пузырем» в теле рыб:
…кто может сказать, что он оказался там случайно, а не изобретен ради того, чтобы им было легче плавать, как и особенности их плавников, состоящих из множества жестких костей, длинных и тонких, как иголки и булавки, со своего рода кожей между ними, которая для большей точности делает их тонкими и плоскими, как весла. Таковые изобретательность и точность вовсе не обязательны, однако они позволили создать приспособление, чтобы двигаться в воде вверх и вниз.
Эти эмоциональные строки Мор написал в своем трактате «Противоядие от атеизма», опубликованном в 1653 г., в котором он довольно многословно рассуждает на эту тему в нескольких главах. Разумеется, интерпретация таких чудес, как плавательный пузырь рыбы, шпоры петуха, когти крота и перепончатые лапы лебедя, состоит в том, что они были старательно спроектированы христианским Богом. Подобные взгляды были типичными для западного научного сообщества задолго до рождения Генри Мора и сохранялись вплоть до середины XIX в. Господство религиозного ортодоксального мышления весьма умело подавляло возникшую гораздо раньше идею, что виды не были созданы с нуля в первую неделю творения и не оставались с тех пор неизменными. Древние греческие, римские или китайские мыслители не называли эту идею эволюцией (ее так не называл даже Чарлз Дарвин), но принципы ее были заложены еще в те времена: тот факт, что все животные и растения могут быть разделены на относительно естественные группы на основе общих признаков, наводил на мысль об их родстве и происхождении от общих предков.
Дарвин в своем труде «Происхождение видов», увидевшем свет в 1859 г., представил миру первый (и пока что единственный) убедительный механизм эволюции, включающий наследование признаков от предков. Совершенство природы не стало для Дарвина помехой, так как, по его мнению, совершенства просто не существовало. Напротив, само отсутствие очевидного замысла послужило импульсом для его еретических, эво–(рево–)люционных мыслей. Дарвин задавался вопросом: если существует единый Творец, то зачем Он создал десяток различных способов для выполнения одной и той же задачи? Птицы и летучие мыши достигают практически одинаковых результатов (обрели способность к полету) с помощью совершенно различных структур (у одних перья, у других кожная перепонка, натянутая между пальцами). Более того, очевидно было и обратное: одни и те же базовые структуры зачастую используются для самых разных целей; так, расположение костей, характерное для человеческой руки, можно обнаружить в плавниках дельфина, передних лапах волка и крыльях ископаемых ящеров птерозавров. Если анатомическое строение животного отражает исключительно его жизненные потребности, подобная «гомология» частей тела бессмысленна. Все это представляется логичным только в том случае, если эти различные животные связаны общим происхождением – то есть план строения скелета впервые возник у предка и постепенно изменялся.
Дарвин оказался прав; гомология – это ключ к пониманию общего происхождения группы видов, представители которых зачастую имеют друг с другом мало очевидного сходства. Гомология также демонстрирует, что одних и тех же физических результатов можно достичь с помощью совершенно разных конструкций. Например, крылья колибри-пчелки имеют стандартный набор костей, который можно обнаружить у всех птиц от орла до страуса – потому что они произошли от одного и того же общего предка. В отличие от этого крылья бражника-языкана, имеющего внешнее сходство с колибри-пчелкой, лишены костей, так как последний общий предок птиц и бабочек жил до появления на Земле первых позвоночных. Поэтому крылья колибри и крылья бражника совершенно не похожи по строению, но при этом нельзя сказать, что у одного из этих животных крылья лучше, чем у другого[137].
Может показаться, что, хотя колибри и прошли долгий эволюционный путь от рыб, амфибий и рептилий до крошечных птичек, питающихся нектаром и способных зависать в воздухе, им не помешали ограничения предкового плана строения тела, которым вынуждены обходиться также слоны и черепахи. Но так дело обстоит не всегда. Иногда предковый план строения тела становится серьезной помехой, и некоторые из самых вопиющих примеров настолько привычны, что мы их едва замечаем.
Море Бофорта – часть Северного Ледовитого океана, которая омывает северное побережье Аляски, Юкона и северо-западных территорий Америки. Точнее, оно омывает эти берега летом; в остальное время года оно покрыто льдом, и по этой причине (конечно, среди многих других) в этих местах «крупным населенным пунктом» считается такой, в котором более 200 жителей. Именно здесь – а точнее, у мыса Барроу (штат Аляска) в самой западной части моря – охотник из народа инупиатов по имени Рой Амаогак заметил характерные фонтаны китов, выплывших на поверхность среди льдин. Это было 7 октября 1988 г., когда на севере давно началась зима. Охотник подобрался ближе, стараясь рассмотреть, что там происходит.
Он искал гренландских китов. Эти животные – типичные обитатели Арктики, они живут в этих водах круглый год, и инупиаты ежегодно добывают их в небольших количествах ради пропитания. В числе адаптаций гренландского кита к арктической зиме – самый толстый слой жира среди китообразных (до полуметра в толщину) и гипертрофированно толстое бочкообразное тело, помогающее сохранять тепло. Однако наиболее бросающаяся в глаза особенность этого кита – массивная голова с огромным, возможно даже самым большим на Земле, ртом, которая составляет треть длины всего тела животного. Перистые роговые пластины китового уса, заменяющие у усатых китов[138] зубы (с помощью этих пластин киты отцеживают планктон), у взрослого гренландского кита могут достигать четырехметровой длины. Голова у него не просто большая, но также необычайно крепкая, что имеет важнейшее значение для физиологии гренландских китов, так как означает, что они могут пробивать головой лед, проделывая отверстия для дыхания. Отсутствие спинного плавника у гренландского кита, вероятно, тоже является адаптацией к жизни среди неровных льдин, которые могли бы повредить его, хотя мы не можем утверждать этого с уверенностью.
Что мы можем утверждать с уверенностью – так это то, что никаких китов, кроме гренландских, в море Бофорта или поблизости от него в октябре быть не должно. Однако киты, которых обнаружил Амаогак, следуя за фонтанами, оказались не гренландскими, а серыми – три серых кита по очереди всплывали подышать через небольшое отверстие во льду. Это было удивительно: к тому времени им полагалось быть в сотнях миль южнее, на пути своей ежегодной миграции к берегам Нижней Калифорнии. В отличие от гренландского кита с его могучим черепом, серый кит может пробивать лишь самый тонкий слой льда. Естественно, они мигрируют подальше ото льдов. Но эта группа из трех китов отправилась в путь слишком поздно и угодила в ледяную ловушку.
Китобой решил помочь китам. С понижением температуры полынья будет постепенно замерзать, и они задохнутся, поэтому Амаогак позвал друзей из деревни, и вместе они принялись расширять отверстие во льду бензопилами. Но перспективы выглядели не слишком обнадеживающими; расширение проруби могло лишь на время решить проблему, а ближайшая незамерзшая вода была в 8 км.
День за днем эскимосские охотники трудились над спасением китов, каждый день по 45 минут добираясь до них с берега на снегоходах, а между тем новость об их попытках вызволить животных разлеталась все дальше. За неделю она дошла до Анкориджа (расположенного более чем в тысяче километров к югу), и Национальное управление океанических и атмосферных исследований направило туда биологов, которые прибыли одновременно с журналистами, жаждавшими запечатлеть эту обещающую быть трогательной историю. Вскоре новостные ленты по всей стране пестрели сообщениями о застрявших во льдах китах и невероятном сотрудничестве, складывающемся между охотниками, учеными и защитниками природы. Среди тех, кто прослышал о бедственном положении китов, оказались два брата из Миннесоты, которые привезли противообледенительную установку, работающую от генератора, чтобы подогревать воду и не давать ей замерзнуть. Эти «китовые джакузи», как прозвали их спасатели, доказали свою эффективность, не позволяя замерзнуть образовавшейся полынье, но к тому моменту стало очевидно, что потребуются куда более значительные усилия, чтобы помочь китам выбраться в открытое море.
Активисты-экологи связались с Береговой охраной США и ВМФ США. У тех и других поблизости имелись ледоколы, но ни те ни другие не смогли – или не захотели – дать их. Несколько неожиданно откликнулась одна нефтяная компания и предложила использовать баржу на воздушной подушке, стоявшую в близлежащей бухте Прадоу, и судно-амфибия направилось на запад. Хотя теоретически оно могло пробить дорогу во льдах – или по крайней мере пройти поверх них, как любое судно на воздушной подушке, – оно само застряло в ледяных торосах по дороге к мысу Барроу.
Затем появилась более радикальная идея. Национальная гвардия (один из резервов вооруженных сил США) отправила вертолет, оборудованный лебедкой, с которого свисал пятитонный бетонный шар. Периодически сбрасывая и поднимая шар, они сумели достаточно легко пробить во льду большие дыры, но расчистить обломки возможности не было, и киты не могли найти места, где можно было бы всплыть.
У попавших в ловушку гигантов оставалось все меньше времени. Они уже были покрыты ушибами и ссадинами из-за того, что безуспешно бились головами об лед, и у одного из них появились признаки пневмонии. Но помощь вскоре пришла – причем из самого неожиданного источника. Как ни странно – ведь в то время продолжалась холодная война, – соглашение между США и Советским Союзом формально допускало сотрудничество сторон по вопросам охраны окружающей среды. С властями СССР связались через сотрудника Greenpeace[139], находящегося в Москве, где организация в то время пыталась основать свое отделение, и советская сторона сразу же предложила направить к берегам Аляски два ледокола. После некоторых колебаний американское правительство приняло предложение, и огромные суда начали свое 200-километровое путешествие к мысу Барроу.
К тому времени армия США отправила грузовой вертолет с бензопилами, и спасательная команда на протяжении мили выпилила во льду ряд отверстий на расстоянии 35 м друг от друга. Через громкоговорители проигрывали записи китовых песен, чтобы подманивать китов от одного отверстия к другому, заставляя их неуклонно продвигаться все дальше от берега и все ближе к спасению. При каждом перемещении команда накрывала опустевшую прорубь пластмассовыми листами, чтобы киты не вернулись, и вскоре узники проявили такой энтузиазм, что стали занимать очередную прорубь еще тогда, когда пилы продолжали шуметь. Однако радость спасателей вскоре сменилась огорчением: самый маленький из трех китов – которому, как предполагалось, было лишь девять месяцев – не сумел всплыть. Он утонул 21 октября, через две недели после того, как китов обнаружили.
Оставшихся двух освободили еще через семь дней, когда на горизонте появились ледоколы. На одном из них рядом с советским красным флагом развевался флаг США. Киты покинули последнюю прорубь, проплыли оставшиеся 400 м подо льдом и вынырнули позади советских кораблей[140]. Вскоре они уплыли, и операция «Прорыв» была объявлена успешно завершенной. Чтобы придать этой истории еще больше сказочности, по ее мотивам позже был снят фильм с Дрю Бэрримор и Джоном Красински в главных ролях[141].
Как и в большинстве подобных историй, в ней есть неожиданные моменты, которые делают ее столь привлекательной: трое диких животных, попавших в ловушку собственной среды обитания; китобой, твердо намеренный спасти китов; миллион долларов, потраченный в итоге на их спасение; временная оттепель в холодной войне; объединение людей разных наций и слоев общества ради общей цели. И то, что миссия окончилась благополучно, тоже неплохо[142].
Но представьте себе на мгновение, что вы индеец из изолированного племени, живущего в лесах Амазонии. Вы никогда не слышали о китах (а также о генераторах, бензопилах, ледоколах – даже об СССР, если уж на то пошло). Какой элемент этой истории для вас будет самым неожиданным? Полагаю, не тот факт, что животное совершило ошибку, – вы живете близко к природе и видите столько необычного, сколько не видит ни один биолог. И не сострадание к животным со стороны людей – в юности у вас была ручная кошка ягуарунди, и вы целый день проплакали, когда она умерла. Тяжелая белая масса, плавающая на поверхности моря, может показаться вам странной, но, поскольку вам не объяснили, что лед – одно из состояний воды, это единственное, во что, вероятно, вам будет сложно поверить. Однако в отношении существования серых китов вы уже не столь уверены. Они слегка напоминают увеличенные версии арапаимы, огромной речной рыбы, которая может весить почти четверть тонны, – хотя есть и вполне очевидное различие. Причем весьма существенное. Для человека, ничего не знающего о китах, неожиданной информацией здесь, несомненно, станет то, что эти полностью водные животные не могут дышать под водой. Ибо это абсурд.
Конечно, вы не представитель индейского племени из Амазонии и уже знаете об этой особенности китов. Вам также известно, что киты – это млекопитающие и что они произошли от наземных, дышащих воздухом предков, которые постепенно перешли к водному образу жизни, отказавшись полностью от жизни на суше. Но задумайтесь вот над чем. Это произошло миллионы лет назад; почему эволюция за это время не снабдила китов жабрами или чем-либо подобным? При этом она сделала для них множество других вещей. Например, у китов остались лишь рудименты задних ног – у тех видов, у которых они вообще остались, – не прикрепленные к позвоночнику и не выполняющие никаких двигательных функций; у них удивительно толстый слой жира, который защищает их от холода и придает обтекаемость телу; у них мощный хвостовой плавник для передвижения; а их низкие звучные голоса позволяют им переговариваться через сотни километров водной толщи океана. Все же, когда дело касается такой фундаментальной функции, как дыхание, эволюция как будто обошла своим вниманием серого кита и его сородичей.
Возможно, вы решите, что я придаю слишком много значения странному, нетипичному происшествию; да, этим китам угрожала опасность утонуть, но это, очевидно, была трагическая ошибка, а не естественный ход вещей. Тем не менее вы ошибетесь. Когда Кэмпбелл Плауден, в то время координатор кампаний Greenpeace[143] по защите китов, 14 октября услышал по радио о трех китах, попавших в ледяную ловушку в море Бофорта, он и не думал, что примет в этом участие. Его главной заботой была организация бойкотов против продукции из Исландии и других стран, где всё еще занимались китобойным промыслом. Как он позднее вспоминал в статье, публикация которой совпала с выходом голливудского фильма об этой истории: «Мне было грустно услышать эту новость, ведь я очень сочувствовал китам, но это было естественное событие, и в тот момент я не считал, что мы можем или обязаны пытаться вмешиваться». Только тогда, когда он приехал в офис в Вашингтоне (округ Колумбия) и ему вручили стопку писем от представителей общественности с вопросами, как организация собирается помочь китам, он осознал, что данный конкретный случай нельзя проигнорировать.
На самом деле киты и другие китообразные (группа, куда входят также дельфины) не так уж редко тонут. Они, как мы уже убедились, могут оказаться в ловушке подо льдом, могут заплыть на отмель, где слишком мелко, чтобы плыть, но достаточно глубоко, чтобы дыхательное отверстие оказалось под водой. Более того, детенышей даже самых крупных видов могут утопить косатки, охотясь слаженными группами и не давая своей добыче выныривать на поверхность, чтобы вдохнуть воздух. Во льдах мыса Барроу исключительным обстоятельством была реакция людей, а не несчастье, случившееся с животными.
Удивительно, но среди обитателей моря не только китообразные страдают от невозможности дышать под водой; то же касается ламантинов и дюгоней (а когда-то и стеллеровой коровы, ныне, увы, вымершей); и не только млекопитающих – морские змеи, черепахи, в том числе и некоторые пресноводные, проводят большую часть жизни под водой, и у них, как и у всех рептилий, тоже нет жабр. В древних океанах плавали ихтиозавры, мозазавры и плезиозавры – все это тоже были морские рептилии, которые погибли бы на суше, однако вполне могли и утонуть в море. Если лох-несское чудовище и существует[144], то это наверняка рептилия, которая дышит воздухом и вынуждена много раз в час выныривать на поверхность. Есть даже пауки, живущие в основном под водой; среди них наиболее полно освоил водный образ жизни паук-серебрянка. Эти маленькие паукообразные создают и поддерживают воздушный карман в шелковом водолазном колоколе, пополняя его с помощью пузырьков, которые приносят на ногах и брюшке с поверхности. Личинки комаров (наряду с другими водными личинками насекомых) живут в стоячих водоемах, подвешенными снизу к поверхности воды и выставив вверх дыхательную трубку. Если помахать над ними рукой, они, отчаянно корчась, уплывут на безопасную глубину – но скоро им понадобится снова всплыть, в противном случае они (как вы уже догадались) утонут.
Я мог бы продолжить этот список, но давайте на минутку задумаемся. Можно по-разному рассматривать китов, черепах, водных пауков, комариных личинок и лох-несское чудовище. Я, пожалуй, несколько неоправданно ввел презумпцию несовершенства, утверждая, что у этих животных имеется очевидный недостаток, и это может просто говорить о недостатке понимания с моей стороны. Вполне вероятно, что жабры не так уж важны для водных животных, как может показаться на первый взгляд. Разве само существование китов и им подобных – это ли не сильный довод в пользу данной точки зрения?
И да и нет. Жабры действительно не являются обязательным органом дыхания для водных животных, и у китов развилось множество компенсаторных приспособлений для решения этой ключевой проблемы своей анатомии. Так, ноздри у них находятся на макушке (образуя дыхательное отверстие) и могут плотно закрываться при погружении в воду. Кроме того, легкие у них в четыре раза эффективнее усваивают из воздуха кислород, чем у человека, а в теле имеются многочисленные механизмы для того, чтобы справиться с изменениями давления при нырянии[145]. Однако все эти приспособления кажутся недостаточными. Если все живое на Земле было создано Всемогущим Творцом, можно не сомневаться, что Он создал китов и их сородичей раньше рыб, потому что никто, уже создав акулу, марлина или лосося, не стал бы потом оснащать дельфина легкими, приспособленными исключительно для дыхания атмосферным воздухом. Точно так же паук-серебрянка развил достаточно хитроумную способность запасать воздух, но, бесспорно, этому маленькому охотнику было бы лучше просто уметь дышать под водой, как это умеют делать его другие членистоногие родственники – крабы, омары и раки. Это какая-то неуклюжая попытка исправить ошибку, но уж никак не удачное решение.
Так в чем же тут загвоздка?
Все дело в том, что я необоснованно выделил китов среди всех остальных живых существ. Как и все животные – и более того, все формы жизни, – они несут на себе отпечатки прошлого развития; их современное состояние обусловлено их эволюционной историей.
Подумайте вот о чем: решение написать эту книгу я принял самостоятельно, но ее стиль и манера изложения диктуются той научно-популярной литературой, которую я читаю с детства, и она написана на английском, потому что это язык моих родителей. Точно так же ее текст состоит из букв и его следует читать слева направо, как это принято в культуре, к которой с давних пор принадлежит моя семья, а мое знакомство с письменной речью непосредственно вытекает из того, что 10 000 лет назад появилось земледелие, а вместе с ним – излишки, наличие которых потребовало и в то же время дало возможность сформировать образованный бюрократический класс, который мог бы заниматься учетом и контролем урожаев, платежей и (разумеется) налогов. У меня есть физическая возможность печатать текст на клавиатуре, потому что австралопитеки были двуногими и это позволило им освободить руки, чтобы изготавливать и использовать орудия; я дышу воздухом, потому что некоей девонской[146] рыбе нравилось иногда, хватая ртом воздух, выползать на мясистых плавниках на илистый берег устья реки.
Между всеми этими стадиями было множество промежуточных этапов, и на каждом из них я терял ту или иную степень свободы; моя способность «поступить иначе» ограничивалась снова и снова еще до моего рождения. Экономисты в аналогичном контексте используют термин «эффект колеи» для описания все возрастающих ограничений, которые определяют поведение предприятий и рынков. На каждой развилке пути принимается решение, которое неизбежно блокирует все возможные варианты, которые могли бы возникнуть, если бы был избран другой путь. Развитие отраслей промышленности идет именно по таким сложным, разветвленным путям, которые со временем все сильнее ограничивают творческую свободу менеджеров, проектировщиков и инженеров. Представьте, например, что вы разработали чудесный новый электрический чайник, для подключения которого к розетке требуется вилка с четырьмя штифтами. Он может быть на порядок эффективнее, чем ближайший конкурирующий товар, и настолько же дешевле в производстве, но вы не сможете продать ни одной штуки, потому что путь к использованию устройств с четырьмя выходами был закрыт много десятилетий назад, когда были приняты промышленные стандарты розеток, у которых либо два, либо три отверстия, но никак не четыре.
Так же обстоит дело и с животными, которые существуют, пользуясь дарами в виде накопившихся за несколько миллиардов лет эволюционных улучшений, однако это одновременно ограничивает доступные варианты будущего развития. Легкие серых китов, оказавшихся в бедственном положении во льдах в море Бофорта – это явно бесполезное наследие нескольких сотен миллионов лет эволюции наземных животных; киты – далекие предки которых были рыбами, но затем стали наземными четвероногими (тетраподами) и лишь много позже вновь вернулись обратно в воду – оказались гораздо менее приспособленными к новой для них среде обитания, чем их предки, потому что давным-давно лишились жабр. И все же мы не должны довольствоваться этим ответом как исчерпывающим, так как далее следует вполне очевидный вопрос: почему у китов просто снова не развились жабры? В конце концов, у их предков-рыб жабры были, но некоторые из их потомков позже обзавелись легкими. Так почему же водные млекопитающие не могли проделать то же, но только в обратном порядке?
Что ж, возможно, и могли бы, да только карты легли не в их пользу. Когда первые рыбы вышли из воды на сушу, у них уже был функциональный предшественник легкого – плавательный пузырь, развившийся как вырост кишечника. Рыбы, будучи все еще прочно привязанными к водной среде, заглатывали воздух, просто чтобы получить необходимое количество кислорода в относительно бескислородной среде девонских водоемов, также пузырь стал специализированным органом, обеспечивающим плавучесть. У многих современных рыб пузырь утратил связь с пищеводом, но у некоторых – включая таких рыб, как форель, сельдь, сом и угорь, – эта связь сохраняется в виде воздушного канала[147], позволяющего им заглатывать воздух, чтобы регулировать объем плавательного пузыря, а в некоторых случаях и для дыхания. Есть даже рыбы, которые получают основное количество кислорода из воздуха, к ним относятся электрический угорь[148] и – что неудивительно – двоякодышащие рыбы.
В отличие от них, у наземных млекопитающих, отважившихся вернуться к водному образу жизни через сотни миллионов лет после того, как их предки утратили жабры, не было сопоставимых с наземным дыханием способов для получения кислорода из воды. Тут нужно понимать, что сложная адаптация формируется постепенно, шаг за шагом, путем мелких изменений, и каждый шаг на этом пути должен вести к повышению приспособленности, иначе ему не будет благоприятствовать естественный отбор, а значит, он не приведет к следующему шагу. Представьте себе блестящее инновационное изменение в метаболизме, которое удвоит эффективность усвоения энергии из пищи; такая адаптация будет феноменально полезной и безусловно повысит репродуктивный успех. Однако если полный процесс усовершенствования требует трех последовательных изменений, то такая адаптация может возникнуть лишь при условии, что и первая, и вторая из этих мутаций сами по себе делают животное более успешным, чем его собратья. Если любая из первых двух мутаций ухудшает метаболизм животного, тот факт, что заключительный этап мог бы принести огромное преимущество, уже не имеет значения; особи с любой из этих двух вредных мутаций проиграют в конкуренции тем, кто вообще не менялся, и у третьей мутации просто не будет шанса возникнуть. (Биолог-эволюционист Джерри Койн привел отличную аналогию с плакатами, которые видят американские водители в местах, где ведутся дорожные работы: «Неудобства на время, улучшение навсегда»[149], – такое возможно в рамках планируемого инфраструктурного проекта, но только не слепого и ненаправленного процесса типа естественного отбора.)
Формирование в процессе эволюции совершенно новой системы, способной эффективно работать как жабры, потребовала бы именно такой серии промежуточных этапов, каждый из которых давал бы преимущества для животного; того факта, что получившиеся в результате этого процесса жабры очень полезны, недостаточно. Все мои дальнейшие рассуждения строятся на предположениях, но первым шагом, по-видимому, должно было стать образование выроста кишечника, который помогал бы извлекать кислород из морской воды (как это происходит у рыб). К сожалению, уже на этом этапе возникает проблема, связанная с относительным содержанием кислорода в воздухе и морской воде. Даже вблизи поверхности, где больше всего кислорода, вода содержит лишь около трети от того количества кислорода, которое содержится в воздухе над ней. Млекопитающему, следовательно, понадобится заглатывать три литра воды, чтобы получить столько же кислорода, сколько могла бы получить рыба, заглотив один литр воздуха[150]. Мутация, обеспечивающая вырост кишечника, который позволил бы извлекать кислород из проглоченной воды, будет, таким образом, гораздо меньшим преимуществом для млекопитающего, чем она была для доисторических рыб. Эта проблема еще больше усугубляется соленостью морской воды, которая делает ее практически токсичной при попадании в организм. Хотя некоторые морские млекопитающие иногда пьют морскую воду, но, чтобы получить какую-то пользу для дыхания, ее понадобится заглатывать в гораздо больших количествах, и то, скорее всего, эту пользу перевесят энергетические затраты на обессоливание и согревание (температура воды намного ниже температуры тела теплокровных млекопитающих). У первой рыбы, начавшей дышать воздухом, таких проблем не было: проглоченный воздух не токсичен и его нетрудно нагреть. Поэтому, вместо того чтобы снова обзавестись жабрами[151], у перешедших к жизни в воде млекопитающих накопились мутации, которые просто сделали дыхание воздухом более удобным в водной среде, тем самым еще больше усложнив возможный переход на дыхание по типу рыб.
Зависимость от избранного пути развития также объясняет некоторые различия между рыбами и млекопитающими, которые возникли произвольно, как, например, направление, в котором те и другие изгибают тело при движении. Рыбы изгибаются из стороны в сторону; киты и дельфины машут хвостом вверх-вниз. Рыбы (или, скорее, их предки, тоже водные животные) первыми сделали выбор между двумя типами движения, хотя он, вероятно, был не так важен: в воде плывущее животное со всех сторон окружено средой, оказывающей сопротивление, так что не имеет значения, в каком направлении прилагать силу, чтобы отталкиваться, – так сложилось, что рыбы предпочли использовать движение из стороны в сторону. Но на суше опора всегда находится под вами, так что наиболее эффективная форма локомоции связана с приложением силы, частично направленной вниз[152]. (Чтобы увидеть это движение вверх-вниз, посмотрите видеозапись бегущей борзой в замедленном режиме и обратите внимание, как изгибается ее позвоночник.) К тому времени, когда будущие водные млекопитающие впервые обратили полный надежды взгляд назад к морю, они уже обладали позвоночником, который лучше всего изгибался вверх-вниз. Как только они перебрались в воду, то неизбежно стали махать хвостом в этой плоскости, а не из стороны в сторону.
Я отметил, что это различие в изгибании позвоночника при плавании у рыб и млекопитающих возникло произвольно, так как здесь, как и в случае с крыльями колибри и бражника, функциональное сходство просто поразительно. Чего нельзя сказать о жабрах акулы и легких дельфина: для водных животных первые, бесспорно, гораздо полезнее вторых. Тем не менее (и я уже говорил это раньше) сам факт существования дельфинов, без сомнения, свидетельствует о том, что легкие хоть и не идеально подходят для водного образа жизни, но, по крайней мере, достаточно для него хороши – и, как мы еще увидим, принцип «достаточно хороший» – это скорее правило, чем исключение.
На протяжении всей книги мы видели, как давление отбора, направленное на развитие определенного признака, коррелирует с издержками приспособленности, связанными с его отсутствием. Из этого вытекают многие последствия, в том числе принципы «жизнь/обед» и «здоровье/дом», лежащие в основе отношений между хищниками и добычей или хозяевами и паразитами соответственно. Другим общим результатом является замедление эволюционных изменений на пути ко все большему усовершенствованию; чем «лучше» становится животное, тем меньше у него стимулов совершенствоваться дальше. Совершенство все больше отодвигается, подобно далекому огоньку на горизонте, который все уменьшается и тускнеет по мере приближения к нему.
Такое ослабление стимула к полному завершению процесса адаптации порождает ряд не связанных друг с другом явлений, которые можно объединить под названием «эффект редкого врага» и которые возникают, потому что естественный отбор способствует появлению признаков, в большинстве случаев достаточно хороших, но не всегда учитывающих сценарии, возникающие в редких случаях. Эффект редкого врага можно представить себе как перевернутый вверх ногами принцип «жизнь/обед». В последнем случае необходимость спасти свою жизнь сильнее, чем необходимость обеспечить себе обед, и это приводит к естественному преимуществу для того вида, который служит добычей. Но чтобы у добычи сохранялось это избирательное преимущество, вероятность нападения хищника – а не просто репродуктивная цена единичного случая такого нападения – также должна быть высокой.
Всякий, кому случалось заполнять анкету для оценки здоровья и безопасности на рабочем месте, должен быть знаком с понятиями «опасность» и «риск»; первое означает, насколько плохо будет, если некое событие произойдет, а второе – оценка вероятности того, что оно может произойти на самом деле. Угроза, которую представляет данное событие, выражается как опасность, помноженная на риск. Если вы собираетесь в поход по горам Шотландии, опасность, которую представляют собой стертые ноги, очень невелика, но риск высок, так что стоит запастись бактерицидными пластырями. Напротив, опасность, которую представляет собой медведь, сбежавший из местного заповедника, гораздо серьезнее, но вероятность этого настолько мала, что тратиться на спрей, отпугивающий медведей, не стоит. На Аляске дело обстоит иначе – опасность нападения медведя точно такая же, но риск, что это произойдет, в тысячи раз выше, поэтому будет целесообразно вложиться в баллончик с противомедвежьим спреем.
Так же действует и естественный отбор. Для газели и опасность, и риск столкновения с гепардом высоки, поэтому сохраняется сильное давление отбора, способствующее формированию признаков, помогающих убегать от гепардов. Но если гепарды становятся исчезающе редкими животными – то есть превращаются в «редкого врага», – то, хотя опасность, которую представляет нападение гепарда, не меняется, риск будет минимальным, поэтому стимул перенаправлять ресурсы на развитие способностей, позволяющих спасаться от гепардов, будет снижаться. Особи, гены которых заставляют их меньше вкладываться в мускулатуру и больше в эффективность пищеварения, начнут побеждать в конкурентной борьбе тех, кто все еще хорошо умеет бегать от хищников, с которыми никто из них никогда не встречался. Иными словами, естественный отбор перестанет «видеть» угрозу со стороны гепардов и больше не будет благоприятствовать развитию признаков, позволяющих ее избегать.
Теперь рассмотрим тот же сценарий с точки зрения редкого врага. Для него стимул уметь ловить добычу не меняется, так что давление отбора на преодоление защиты добычи остается неизменным. У редких врагов, таким образом, оказывается некое преимущество. Возьмем удильщиков – группу хищных рыб с чудовищными, похожими на мышеловку челюстями, распахнутыми в ожидании ничего не подозревающей добычи. Удильщики достаточно малоподвижны: в зависимости от вида они либо лежат, затаившись, на морском дне, либо дрейфуют в темной глубине океанов, – но они не совсем пассивны в том, что касается способа охоты. Первый луч[153] спинного плавника удильщиков отстоит от остальных лучей и отделен от обычно натянутой на плавник кожи; на конце его есть маленький вырост, который называется приманкой. Этот шип подвижен, и удильщик размахивает приманкой перед ртом, привлекая рыбу, ракообразных и другую морскую живность, плавающую на расстоянии броска. У глубоководных видов приманка может быть населена биолюминесцентными бактериями и светиться, чтобы ее было лучше видно.
Для ничего не подозревающих жертв приманка кажется не опасностью, а возможностью поесть, и, так как удильщики встречаются сравнительно редко (т. е. редко по сравнению с извивающимися съедобными существами), давление отбора на их потенциальную добычу, заставляющее ее учиться отличать еду от приманки перед пастью хищника, остается слабым, несмотря на опасность последнего. Между тем мерцающая приманка на голове удильщика свидетельствует о том факте, что, хотя давление на жертву, заставляющее избегать редких врагов, невелико, нельзя сказать того же об агрессорах, которые могут позволить себе обзаводиться поразительно коварными орудиями ловли. Удильщик – тот же самый сбежавший из заповедника медведь в шотландских горах: очень опасный, но не настолько распространенный, чтобы к встрече с ним стоило готовиться.
Если редкий враг может быть смертоносным, не вызывая сколько-нибудь значительного эволюционного ответа со стороны жертв, то еще большее вознаграждение ожидает тех редких врагов, которые причиняют нелетальный вред, так как репродуктивная цена для жертвы – а следовательно, и давление отбора, способствующее развитию контрмер, – снижается еще больше. Эта книга посвящена в основном животным (и вирусам, которым тут фактически присвоен почетный статус животных), но я не могу удержаться от того, чтобы не поделиться примером, связанным с особенностями размножения кирказона округлого (Aristolochia rotunda) – растения, которое не полагается на волю случая, когда речь заходит о таком важном вопросе.
Представители рода Aristolochia чем-то напоминают насекомоядные растения кувшиночники (Nepenthes), видоизмененные листья которых, похожие по форме на кувшины, превращены в ловушки с жидкостью, привлекающей – и переваривающей – насекомых; у кирказона, однако, кувшинчики формируются из чашелистиков цветка, и, так как у этого растения нет хищных наклонностей, они не содержат пищеварительной жидкости. Это не значит, что они не интересуются насекомыми – ведь, как и большинство цветковых растений, они полагаются на них в деле опыления. В случае кирказона это могут быть, например, мухи (сем. Chloropidae), несколько видов которых питаются трупами других насекомых. Этих мушек особенно привлекают летучие химические соединения, выделяемые клопами из семейства Miridae, когда их атакует членистоногий хищник, и эта довольно узкоспециализированная привычка способствовала появлению первой стадии трехэтапной системы опыления у кирказона с захватом опылителя: цветки выделяют именно те химические соединения, которые характерны для травмированных насекомых. Второй ее элемент – направленные назад волоски, которыми выстлана внутренняя часть цветочного кувшинчика, не дающие выбраться назад ни одной мушке, забравшейся внутрь в поисках еды. Третий элемент – утончение стенки цветка непосредственно между пестиком и тычинками, что создает «окно», свет которого привлекает мушку именно туда, где она нужна.
Попавшая в ловушку муха крутится внутри цветка в безнадежных поисках выхода и постоянно натыкается на пыльники – структуры, содержащие пыльцу. Через определенный промежуток времени волоски кувшинчика вянут и опадают, и мушка освобождается, чтобы попасть в ловушку другого цветка кирказона, чье рыльце (часть женской репродуктивной системы растения) получит пыльцу от предыдущего цветка. Оказанная услуга жизненно важна для растения, но дешево обходится мушке – такой дисбаланс затрат приводит к неравному состязанию, не оставляя «жертве» шансов на развитие соответствующих защитных механизмов.
Таким образом, редкими врагами могут быть не только животные, но и растения – а кроме того, неживые объекты. Можно утверждать, например, что астероид, погубивший динозавров, был таким редким врагом: смертельным, но настолько маловероятным, что предвидеть его было совершенно невозможно. Другие случаи не столь катастрофичны. На территории современного Хэнкок-парка посреди Лос-Анджелеса была (и остается до сих пор) система битумных озер в тех местах, где на поверхность с давних времен просачивалась сырая нефть, становясь затем все плотнее и гуще по мере того, как более легкие компоненты выветривались при контакте с воздухом. В эти вязкие липкие озерца попадали животные и не могли оттуда выбраться, потом их останки превращались в окаменелости. На раскопках битумных озер Ла-Бреа в Хэнкок-парке были найдены остатки тысяч особей нескольких сотен видов, живших 38 000 лет назад. Многие из них ныне вымерли (хотя и не из-за того, что массово гибли в битумных озерах): среди них ужасный волк, американский гепард, американский лев, саблезубые кошки, колумбийский мамонт, тихоокеанский мастодонт, три вида наземных ленивцев и два вида лошадей[154]. Ни для одного из этих видов животных эти ямы не представляли собой достаточно распространенную угрозу, чтобы запустить эволюционный ответ, который мог бы включать, например, развитие реакции избегания запаха нефти.
Вряд ли стоит удивляться тому, что у редких врагов есть противоположность в лице «редких друзей», которых можно рассматривать как возможность для повышения приспособленности, обычно упускаемую из-за того, что они слишком редки, чтобы могло возникнуть значительное давление отбора, позволяющее накопить подходящие мутации. Очевидным примером «редких друзей» могут служить съедобные объекты, когда они – как правило, в результате адаптивной эволюции – приобретают внешний вид, имитирующий нечто несъедобное. Например, многие насекомые обзавелись внешним сходством с частями растений, такими как листья и ветки, но я хочу обратить ваше внимание на паука Phrynarachne ceylonica. Эти пауки чрезвычайно напоминают птичий помет, такая маскировка обеспечивает защиту от хищников, которые не могут распознать в них добычу. Конечно, для отдельного хищника было бы полезно повысить способность отличать одно от другого, но тот факт, что пауки встречаются гораздо реже птичьего помета, означает, что данное преимущество – и соответствующее давление отбора в пользу нужной мутации – будет пренебрежимо мало. Таким образом, P. ceylonica – редкий друг для потенциальных хищников – угощение, которое так и просится, чтобы его съели, но слишком необычное, чтобы его «заметил» естественный отбор. (Интересный пример дополнительного эффекта признака: этот паук еще и редкий враг – маскировка под птичий помет в сочетании с соответствующим запахом привлекает определенных насекомых, на которых паук затем нападает.)
Эту главу я завершу рассказом о совсем ином виде редкого друга, характерном лишь для нашего вида, и о связанном с ним наблюдении, которое могло бы озадачить пришельца из другой галактики: мужчины не стоят в очереди в банки спермы. Более того, на самом деле мужчин приходится заманивать туда деньгами. Почему это так? Если можно было бы сказать, что гены чего-то «хотят», то они хотят, чтобы мы создавали их копии; в конце концов, существующие ныне гены, несомненно, являются теми самыми, которые лучше всего способствовали самовоспроизведению своих хозяев. Поэтому кажется логичным, что мужчины не должны упускать возможность передать свои гены способом, не требующим от них никаких вложений, кроме спермы. В отличие от супружеской измены донорство спермы не вызывает общественного порицания, и, следовательно, донор не несет затрат, которые могли бы перевесить потенциальную выгоду от возможности зачать больше детей. Это, по сути, бесплатный способ распространить свои гены. Так почему же мужчины не выстраиваются в очередь?
Банки спермы – идеальный пример «редких друзей»: они предоставляют просто невероятные возможности повысить свой репродуктивный успех, которые тем не менее обычно игнорируются. Так почему именно так происходит? Да, к их услугам прибегают редко, но потенциальный генетический выигрыш так велик, что разумно предположить, что даже незначительная склонность мужчин к использованию банков спермы могла бы быстро распространиться среди мужского населения. Это ни в какое сравнение не идет с уловками пауков, мимикрирующих под птичий помет, когда выгода от правильного различения незначительна; ген, отвечающий за положительное отношение к банкам спермы, мог бы стать самым успешным геном в истории человечества.
Тем не менее трудно представить, какая новая мутация могла бы заставить мужчин чаще посещать банки спермы. Склонность мастурбировать в стакан, а не в салфетки?[155] Невероятно, но именно непопулярность банков спермы могла бы озадачить пришельцев, потому что – в зависимости от того, как протекала их собственная эволюция, – они могли бы посчитать, что с мужчинами, не осознающими такой великолепной возможности распространить свои гены, явно что-то не так. Люди, в конце концов, обладают агентностью. Причиной такой (гипотетической) озадаченности со стороны пришельцев является процесс, который можно назвать опосредованным отбором. Естественный отбор, как мы знаем, слеп и не имеет ни цели, ни намерения, а это означает, что он благоприятствует любому признаку (физическому или поведенческому), который способствует повышению репродуктивного успеха, независимо от того, чем тот в действительности опосредован. Чего не делает естественный отбор, так это не отдает предпочтения наиболее очевидным и прямым способам повышения приспособленности – точнее, если и делает это, то случайным образом. Например, предрасположенность людей к сладкой пище сформировалась в ходе эволюции потому, что давала своим носителям преимущество; те, кто пользовался такими неожиданными подарками судьбы, как пчелиные соты, полные питательного меда, или сладкие плоды, оставляли больше потомства, чем те, кто этого не делал. Однако ни один человек не ел и не ест мед, руководствуясь какими-то стратегическими соображениями по поводу его питательных свойств, – он ест его, просто потому что ему нравится вкус. Иными словами, естественный отбор может благоприятствовать признакам, лишь опосредованно связанным с полезным поведением, а не самому поведению.
Обычно это прекрасно работает, хотя мы уже видели примеры того, как другие могут воспользоваться несоответствием между опосредованным и прямым (желаемым) результатом; птицы полагаются на такой косвенный признак, как присутствие в гнезде, для идентификации потомства, и кукушки извлекают выгоду из неполной корреляции между тем, кто находится в гнезде камышовки, и тем, кого на самом деле «хотели бы» вырастить гены камышовки. Аналогичным образом гены поденок «хотят», чтобы их носительницы отложили яйца в самых подходящих для этого местах, но они не напрямую заставляют поденок так поступать – они заставляют их откладывать яйца на поверхности, поляризующие свет, что является опосредованным признаком такого места. Этот конкретный опосредованный признак очень хорошо коррелирует с реальной целью, пока не приходят люди и не начинают строить дороги.
Точно так же ни одно животное не занимается сексом, потому что действительно хочет завести потомство; оно занимается сексом, потому что это доставляет ему удовольствие, и в течение миллиардов лет существования разных полов и полового процесса эта связь между удовольствием и половым актом гарантированно обеспечивала размножение. (Человек нетипичен в том, что иногда занимается сексом осознанно, с целью воспроизводства, но только для того, чтобы удовлетворить другой опосредованный импульс к воспроизводству – желание иметь детей. Люди никогда не занимаются сексом с единственной целью произвести новые копии определенных генов.)[156] Лишь совсем недавно и только у одного из немногих видов секс потенциально перестал быть неразрывно связан с размножением: теперь люди часто занимаются сексом ради удовольствия, целенаправленно (и довольно эффективно) избегая зачатия. Если бы ген обладал сознанием, то порицал бы контрацепцию еще сильнее, чем католическая церковь.
Достижению совершенства в природе препятствуют сами эволюционные механизмы. Естественный отбор ничего не планирует, никогда не заглядывает вперед и благоприятствует любому признаку, который приносит непосредственную пользу генам данного организма (т. е. заставляет организм их воспроизводить), невзирая на вероятность оказаться в конце концов в эволюционном тупике. В этом и состоит урок данной главы, а ранее мы узнали, что методы, используемые эволюцией, приводят к самым разнообразным неконструктивным и подчас ужасающим результатам, от мух с глазами, расположенными на нелепо длинных стебельках, до самцов пауков, отламывающих собственные гениталии. Надеюсь, на страницах этой книги мне удалось убедить вас в верности моего основного тезиса, состоящего в том, что эволюция не всегда приводит к улучшению, неважно, с точки зрения вида, особи или гена. Остается лишь один вопрос: что нам делать со всей этой информацией? В последней, заключительной части я выскажу несколько своих предложений.