Энергия, секс, самоубийство - Ленцман Наталья Валерьевна. Страница 9

Если так, то конвергенция важнее вероятности, а необходимость торжествует над случаем. Ричард Докинз в книге «Рассказ предка» приходит к такому выводу: «Меня привлекает мнение Конвей-Морриса о том, что не надо больше относиться к конвергентной эволюции как к колоритной диковине, при виде которой надлежит восхититься и сделать мысленную отметку. Возможно, нам стоит считать ее нормой и удивляться при виде исключений». Так что если снова и снова прокручивать ленту жизни, может быть, мы — такие, какие мы есть, — и не увидим результата, но, скорее всего, какие-нибудь разумные двуногие будут зачарованно следить за полетом каких-нибудь крылатых существ и размышлять о смысле существования.

Если происхождение жизни в горниле древней Земли не так маловероятно, как когда-то полагали ученые (подробнее об этом во второй части книги), а большинство главных эволюционных приобретений возникали неоднократно, то резонно предположить, что разумные существа возникнут где-нибудь в другом месте нашей Вселенной. Резонно-то резонно, но лично меня все равно грызут сомнения. Все пышное многообразие жизни у нас на Земле возникло за последние 600 миллионов лет, то есть примерно за шестую часть общего времени ее существования. До того не было ничего, кроме бактерий и нескольких примитивных эукариот. Означает ли это, что нечто тормозило эволюцию, что было какое-то другое случайное обстоятельство, которое нужно было преодолеть, чтобы жизнь могла набрать полный ход?

Наиболее очевидный вариант такого тормоза в мире, где преобладают одноклеточные организмы, — это сложности, связанные с эволюцией крупного многоклеточного существа, клетки которого сотрудничают друг с другом, чтобы функционировать как единый организм. Но если подойти и к этому вопросу с мерилом воспроизводимости, то препятствия на пути к многоклеточности не покажутся непреодолимыми. Многоклеточные организмы, вероятно, возникали несколько (возможно, довольно много) раз. Увеличение размеров, несомненно, происходило независимо у животных и растений, а возможно, и у грибов. Сходным образом, многоклеточные колонии, возможно, неоднократно возникали у водорослей. Красные, бурые и зеленые водоросли — древние линии жизни, разошедшиеся более миллиарда лет назад, когда преобладали одноклеточные. Никакие черты организации или генетического родства не говорят о том, что многоклеточность возникала у них лишь однажды. На самом деле многие из них настолько просты, что их правильнее считать большими колониями похожих клеток, а не истинными многоклеточными организмами.

На самом базовом уровне многоклеточная колония — это просто группа клеток, которые поделились, но не разошлись. Разница между колонией и настоящим многоклеточным организмом заключается в степени специализации (дифференциации) генетически идентичных клеток. У нас, например, клетки мозга и клетки печени имеют одни и те же гены, но выполняют разные функции, «включая» и «выключая» определенные гены по мере необходимости. В этом и заключается суть специализации. Некоторый уровень дифференциации клеток есть даже у относительно простых колоний, в том числе бактериальных. На самом деле граница между колонией и многоклеточным организмом довольно туманна, и некоторые специалисты утверждают, что ряд бактериальных колоний следует считать многоклеточными организмами (хотя большинство людей назвали бы их просто слизью). Важно то, что возникновение многоклеточности, по-видимому, не было серьезным препятствием к эволюции замысловатых жизненных форм. Если эволюция завязла, то не потому, что не могла заставить клетки сотрудничать.

В первой части книги я покажу, что за всю историю жизни действительно маловероятным было только одно событие. Именно оно является причиной долгой задержки, предшествовавшей расцвету жизни. Если снова и снова прокручивать ленту жизни, то мне кажется, что она каждый раз застревала бы в одной и той же точке. Наша планета кишела бы бактериями, и только. Переломным событием стало возникновение эукариотической клетки — сложной клетки, обладающей ядром. Может показаться, что такой эзотерический термин, как «эукариотическая клетка», — это не ответ, а увертка, но факт остается фактом — все истинные многоклеточные организмы, включая нас с вами, состоят только из эукариотических клеток. Все растения, животные, грибы и водоросли — эукариоты. Большинство ученых сходится в том, что эукариоты возникли лишь однажды. Несомненно, что все ныне известные эукариотические организмы родственны, то есть у них был общий генетический предок. Если снова приложить правила вероятности, то происхождение эукариотических клеток выглядит гораздо менее вероятным, чем возникновение многоклеточности, полета, зрения и разума. Оно выглядит как истинная случайность, непредсказуемая, как удар астероида.

При чем тут митохондрии, спросите вы. А при том, что все эукариоты либо имеют митохондрии, либо когда-то имели их. До недавнего времени митохондрии считались малосущественным фактом эволюции эукариот, мелким конструкторским улучшением, а не технологическим прорывом. По-настоящему важным считалось появление «истинного» ядра, по которому эукариоты и получили свое название. Теперь картина эволюции рассматривается по-другому. Последние исследования показывают, что приобретение митохондрий означало нечто большее, чем подключение к надежному источнику энергии уже сформировавшейся сложной клетки с ядром, полным генов. Нет, именно это событие, и только оно, сделало возникновение сложной клетки возможным. Если бы не союз с митохондриями, на свете не было бы ни нас, ни какой-либо другой разумной или даже многоклеточной жизни. И потому философская проблема случайности сводится к сугубо практическому вопросу: а как же возникли митохондрии?

1. Эволюционная пропасть

Пропасть между бактериями и эукариотами больше, чем любое другое биологическое различие. Даже если мы неохотно признаем бактериальные колонии истинными многоклеточными организмами, это не изменит того факта, что уровень их организации крайне низок. Вряд ли дело в недостатке времени или возможностей. Бактерии доминировали на Земле два миллиарда лет, заселив за это время все мыслимые места обитания (а также несколько немыслимых). С точки зрения биомассы они перевешивают все многоклеточные организмы вместе взятые. Тем не менее по какой-то причине бактерии так и не стали настоящими многоклеточными организмами, то есть такими, многоклеточность которых без колебаний признал бы каждый. Эукариотические клетки появились гораздо позже (по крайней мере, согласно традиционной точке зрения), но за какие-то несколько сотен миллионов лет — куда меньший промежуток времени, чем тот, что был в распоряжении бактерий, — дали начало великому всплеску жизни, которая сегодня нас окружает.

Нобелевский лауреат Кристиан де Дюв [18] давно интересовался возникновением и эволюцией жизни. В мудрой книге-завещании Life Evolving («Эволюцирующая жизнь») он предположил, что происхождение эукариот было связано не с каким-то маловероятным событием, а с эффектом «бутылочного горлышка» (bottleneck), иными словами, почти неизбежным следствием относительно внезапных изменений условий окружающей среды, а именно повышения содержания кислорода в атмосфере и мировом океане. Одна форма протоэукариот случайно оказалась лучше приспособлена к этим изменениям и, быстро пройдя через «бутылочное горлышко», обратила новые условия себе на пользу. Эта форма стала процветать, а хуже адаптированные формы вымерли, что и дало обманчивое впечатление случайности. Вероятность этого варианта зависит от того, в какой именно последовательности происходили эволюционные события и какое именно давление отбора испытывали организмы. Конечно, какое именно давление отбора испытывали организмы два миллиарда лет назад, мы никогда не сможем знать наверняка. Тем не менее, как я уже говорил во введении, с помощью современных молекулярно-биологических исследований вполне возможно исключить некоторые варианты, и тогда в нашем распоряжении останется значительно менее пространный список того, что действительно могло иметь место.