Река, выходящая из Эдема. Жизнь с точки зрения дарвиниста - Ричард Докинз

Моделировать глаз, в отличие, скажем, от лапы бегущего гепарда, приятно тем, что его эффективность легко оценить при помощи элементарных законов оптики. Глаз можно представить в виде двумерного поперечного среза, после чего компьютер без затруднений рассчитает нам остроту зрения (пространственное разрешение) в виде определенного вещественного числа. Прийти к подобному численному выражению для эффективности конечности или позвоночника гепарда было бы намного сложнее. Отправной точкой в модели Нильссона и Пельгер была плоская сетчатка, лежащая поверх плоского пигментного слоя и покрытая плоским защитным слоем прозрачной ткани. Этот прозрачный слой мог локально подвергаться действию мутаций, менявших его показатель преломления. Также модели позволялось претерпевать деформации в любых случайных направлениях, но при соблюдении того условия, чтобы каждое изменение было небольшим и непременно в лучшую сторону по сравнению с тем, что имелось до этого.

Результаты были получены незамедлительно — и оказались однозначными. По мере того как форма моделируемого глаза преображалась на компьютерном экране, плавное увеличение остроты зрения уверенно вело от исходной плоской поверхности через промежуточный этап мелкой выемки ко все более углубляющейся чаше. Прозрачный слой утолщался, заполняя чашу и образуя легкое выпячивание с наружной стороны. А дальше происходил почти что фокус: участок этого прозрачного содержимого уплотнялся в обособленную сферическую область с более высоким показателем преломления. И не просто более высоким, а плавно меняющимся от периферии к центру таким образом, чтобы данная сферическая область функционировала как превосходная градиентная линза. Градиентные линзы плохо известны мастерам рукотворной оптики, но внутри живых глаз они — дело обычное. Люди производят линзы, шлифуя стекло, чтобы придать ему определенную форму. Мы изготавливаем составные линзы (вроде дорогих линз с фиолетовым отливом, используемых в современных фотоаппаратах), соединяя несколько линз вместе, но каждая из этих простых линз сделана из стекла, однородного по всей своей толщине. У градиентных же линз, напротив, показатель преломления составляющего их вещества варьирует от участка к участку, возрастая, как правило, по направлению к центру. Хрусталик глаза рыб — градиентная линза. Физикам давно известно, что меньше всего искажений градиентная линза дает при достижении определенной теоретически оптимальной пропорции между фокусным расстоянием и радиусом, называемой соотношением Матиссена. Компьютерная модель Нильссона и Пельгер безошибочно пришла именно к этому соотношению.

Что же касается вопроса, как много времени могли занять все эти эволюционные перемены, то, чтобы ответить на него, Нильссону и Пельгер пришлось сделать некоторые допущения насчет генетики популяций в естественных условиях. Им требовалось ввести в свою модель правдоподобные значения различных количественных величин, таких как «наследуемость». Наследуемость — это мера того, в какой степени изменчивость обусловлена генами. Удобный способ определения наследуемости — сравнивать сходство признака у однояйцевых (то есть «идентичных») близнецов по сравнению с обычными двойняшками. Так, в одном исследовании было показано, что наследуемость длины ног у мужчин равняется 77 %. Если бы она равнялась 100 %, это означало бы, что вы можете измерить ногу одного из идентичных близнецов и получить точное значение длины ноги другого, даже если близнецы не росли вместе. А наследуемость, равная 0 %, означала бы, что нижние конечности однояйцевых близнецов не более похожи друг на друга, чем ноги двух любых случайных представителей данной популяции, обитающих в тех же условиях. Вот характерные для человека значения наследуемости некоторых других признаков: поперечный диаметр головы — 95 %, высота в положении сидя — 85 %, длина рук — 80 %, рост — 79 %.

Наследуемость часто превышает 50 %, и потому Нильссон и Пельгер со спокойной совестью ввели в свою модель глаза 50-процентное значение наследуемости. Это было консервативное, или «пессимистическое», допущение, которое завышало окончательную оценку времени, необходимого для эволюции глаза, по сравнению с более реалистичным значением, скажем, в 70 %. Шведские исследователи предпочли ошибиться в сторону завышения, поскольку выводы, будто для эволюции такого сложно устроенного объекта, как глаз, требуется не так уж много времени, вызывают у нас интуитивный скепсис.

По этой же причине Нильссон и Пельгер сделали выбор в пользу пессимистических значений коэффициента вариации (показателя того, насколько велика изменчивость в популяции) и интенсивности отбора (параметра, отражающего пользу зрительных усовершенствований для выживания). В своих допущениях они пошли даже на то, чтобы считать, что в каждом новом поколении видоизменяться может только какой-то один составной элемент глаза. Одновременные преобразования сразу нескольких участков, значительно ускорившие бы эволюцию, были объявлены вне закона. Но даже несмотря на все эти осторожные оценки, время, затраченное на возникновение глаза рыбы из гладкого участка кожи, было ничтожным: менее четырехсот тысяч поколений. Для тех мелких животных, о которых мы ведем тут речь, можно отвести по году на поколение, так что, по-видимому, на эволюцию полноценного глаза, устроенного по типу камеры с линзой, нужно меньше полумиллиона лет.

В свете результатов Нильссона и Пельгер не приходится удивляться тому, что пресловутый «необъяснимый» орган зрения независимо возникал в животном царстве не менее сорока раз. Он мог бы полторы тысячи раз подряд возникать из ничего на протяжении любой отдельно взятой линии, ведущей от предков к потомкам, — времени было достаточно. Если исходить из типичного для мелких животных интервала между поколениями, то время, необходимое для эволюции глаза, не только не выходит за рамки правдоподобия своей громадной продолжительностью, но и оказывается слишком кратким для того, чтобы геологи могли его измерить! Это геологическое мгновение.

Делай добро украдкой. Главная особенность эволюции — ее постепенность. Это вопрос не столько факта, сколько принципа. На некоторых своих этапах эволюция вполне может принимать (а может и не принимать) неожиданный оборот. Возможны стремительные эволюционные рывки и даже скачкообразные макромутации — резкие изменения, делающие детеныша не похожим ни на одного из родителей. Несомненно, случаются и внезапные вымирания — по-видимому, вследствие глобальных природных катаклизмов вроде столкновения Земли с кометой, — освобождающие место для дублеров, которые начинают оперативно совершенствоваться, как это было с млекопитающими, сменившими динозавров. Весьма вероятно, что на самом деле эволюция не всегда постепенна. Но она должна быть постепенной в тех случаях, когда с ее помощью пытаются объяснить возникновение сложных, будто заранее спроектированных, объектов, таких как глаз. Здесь, не будучи плавной, она вообще перестает объяснять что-либо и возвращает нас к такому понятию, как чудо, служащему просто-напросто синонимом отсутствия какого бы то ни было объяснения.

Причина, почему нас так восхищают глаз и опыляемая осами орхидея, состоит в том, что они невероятны. Шансы их случайной самопроизвольной сборки слишком ничтожны, чтобы иметь отношение к реальному миру. Постепенная эволюция, движущаяся мелкими шажками, каждый из которых — счастливая, но не слишком большая случайность, — вот ключ к отгадке. Если же эволюция не постепенна, то никакой отгадки нет, а есть все та же загадка, только иначе сформулированная.