Сейчас все обстоит иначе, благодаря тому, что называется теорией формирования ниш - теорией, отводящей животным активную роль в их собственном эволюционном развитии. Наряду с прочими многочисленными достоинствами этой теории, она позволяет объяснить как каскады быстрых преобразований, давших Стивену Джею Гоулду (Stephen Jay Gould) почву для создания теории прерывистого равновесия, так и внезапное возникновение время от времени таких вещей, которые на первый взгляд выглядят как совершенно новые (язык - только один из множества примеров).
Если мы собираемся рассматривать теорию формирования ниш, нет ничего лучше, чем начать с бобров.
История бобров (и их хвостов?)
Бобров знают все.
Бобры строят свои жилища - "хатки" - в таких местах, где внезапное повышение уровня воды не смоет их, а внезапное его понижение не приведет к тому, что бобры и их детеныши будут открыты для нападения хищников. Поэтому любимое место их обитания - болота или пруды. Если в наличии таковых нет, то они сами их делают. Они перегораживают быстрые потоки побегами кустов и молодых деревьев, которые перегрызают своими зубами и валят поперек течения, а затем заделывают дыры между ними глиной. Рано или поздно плотина возводится, вода отступает назад, и участок за плотиной оказывается запружен.
Бобры относятся к тем видам, которые экологи называют ключевыми. Они создают заболоченные участки земли (однако делают это не так быстро, как мы осушаем их), служащие домом им самим и местом размножения бесконечного количества видов - рыб, ракообразных, водорослей, водоплавающих птиц. Бобры - ключевой вид и потому, что если вы возьмете и уберете бобров, исчезнут многие другие виды, точно так же, как арка разрушится, если вы вытащите ключевой камень из ее вершины. Создавая среду обитания для себя, они также создают ее и для других. Но это не все, что они создают. Они создают себя самих.
Одна вещь, которая поражает всех интересующихся изучением природы, - то, что виды приспособлены к тем условиям, в которых они живут, и к образу жизни, который они ведут, так же точно, как ключ подходит к замку (если вы когда-либо сталкивались с тем, что новым ключом, изготовленным по образцу вашего старого, но имеющим малейшие шероховатости и неровности, совершенно невозможно открыть замок, то понимаете, о чем я говорю). Именно так к своей среде обитания подходят бобры. Их зубы массивны и похожи на резцы, замечательно приспособленные для того, чтобы вгрызаться в самую твердую кору. Рот имеет такую форму, что если они перегрызают стволы под водой, то вода не попадает им в горло, и они не захлебываются. Железы под кожей вырабатывают жир, эффективно защищающий их толстый мех от воды. Их конечности затянуты перепонками, позволяющими быстрее плавать, их легкие непропорционально велики, чтобы они могли долгое время находиться под водой, их прозрачные веки защищают глаза, одновременно позволяя достаточно хорошо видеть в толще воды. А хвосты у них длинные и плоские - с их помощью бобры отталкиваются и поворачивают, плавая в воде, отводят излишнее тепло в жаркий день на суше, запасают жир на черный день.
Разумеется, подумаете вы, кто-то или что-то должно было придумать все это специально для данного случая.
Да нет же, скажут ортодоксальные эволюционные биологи. У всех видов всегда имеется генетическая изменчивость. Среда просто отбирает из этого разнообразия тех, кто лучше всего приспосабливается к ее условиям. Если наступит глобальное похолодание, животные с толстым мехом выживут с большей вероятностью, а их потомки превзойдут числом тех, у кого мех более тонкий, поэтому в конце концов толстый мех будет у всех вокруг. Если снова начнется потепление, то произойдет то же самое, но в обратном порядке.
Конечно, скажете вы, но мы же говорим не о реагировании на изменения климата. Мы говорим о чрезвычайно специфичной адаптации к чрезвычайно специфичному образу жизни. Не пытайтесь меня убедить, что она связана со случайными вариациями.
А я и не пытаюсь, скажет эволюционный биолог. Это не просто случай. Это случай плюс необходимость! Необходимые условия среды и все прочее, с чем вам приходится мириться, если вы хотите выжить. Вот как делается выбор из естественного разнообразия, и вот что мы имеем в виду, говоря о "естественном отборе".
Но это же занимает ужасно долгое время?..
Время? Разумеется, скажет эволюционный биолог. Но это не проблема. У эволюции в запасе уйма времени! Все время в мире! На самом деле:
Случайность + необходимость + время = прекрасная приспособленность. Что и требовалось доказать.
Неудивительно, что большинство людей, которые ни в коем случае не являются передвигающимися на четырех конечностях тугодумами из фантазий эволюционистов, не удовлетворено таким объяснением. Многие обратились в креационизм или в веру во Всемогущего Творца именно потому, что они чувствовали, что чего-то в этом уравнении не хватает - и чтобы принять его буквально, нужна слепая вера, сравнимая с верой в высшую силу.
Эволюция эволюции
Давайте вспомним Жана Батиста Ламарка, французского натуралиста, который писал об эволюции за пятьдесят лет до Дарвина. Почему же сегодня мы все говорим о дарвинизме, а не о ламаркизме? Потому что Ламарк пошел ва-банк и поставил на главный механизм эволюции, который, как он считал, может объяснить, почему животные так прекрасно приспособлены к своей среде обитания; единственной проблемой оказалось то, что его гипотеза была неверна - по крайней мере, в той форме, в какой он ее высказывал. Дарвин же, напротив, решил подстраховаться и разбил свою ставку на маленькие части; сложно найти такую эволюционную теорию, в поддержку которой вы не смогли бы подобрать какую-нибудь цитату откуда-нибудь из его многотомных писаний, причем ламаркизм - не исключение. Поэтому Ламарк, во многом опередивший свое время, в итоге проиграл и был забыт.
В девятнадцатом столетии многие подозревали о существовании эволюционного развития, но никто не знал, почему оно существует. Ламарк предположил, что оно существует потому, что приобретенные свойства могут наследоваться - результат того, что животное успело сделать на протяжении своей жизни, может быть передан его потомкам. Если животное упражняет некоторые части своего тела чаще, чем другие, у следующего поколения они будут увеличенными в размерах и более сильными. Если животные научаются какому-то новому способу действий и часто его используют, скажем, если изначально короткошеее животное начинает тянуться за листьями с верхних веток, то его дети и дети его детей будут иметь все более длинные и длинные шеи, и рано или поздно - оп! - и из них получатся жирафы.
Когда австрийский монах Грегор Мендель вырастил свой горох и показал, что причина изменений цвета горошин от поколения к поколению кроется внутри семени, а не в самом растении, ученое сообщество ответило мертвой тишиной, а теория Ламарка все еще имела своих преданных последователей. И только в начале прошлого века исследователи сложили теории Дарвина и Менделя, а из их союза возникла генетика - все остальное, как говорится, уже вошло в историю.
Но бедный старый Ламарк со своими идеями вошел в Историю с большой буквы И. Как можно продолжать верить в то, что действия животных оказывают влияние на их эволюцию, если мы уже знаем, что все дело в генах?
Разумеется, гены - не самое главное, хотя думать так вполне простительно. Согласно общепризнанному положению неодарвинизма, преобладавшего в биологии на протяжении столетия, животные - лишь носители своих генов. Они спариваются, размножаются, борются за существование, но помимо этого они мало что делают, они всего-навсего существуют как источник генетического разнообразия, из которого естественный отбор может выбирать те комбинации, которые наилучшим образом подходят под существующие условия. А условия эти, само собой, постоянно меняются. Активная среда, гиперактивные гены, пассивные животные - вот какую картину нарисовали нам неодарвинисты.
За всем этим они забыли про жизненный фактор.
Время от времени появляются новые виды поведения (если бы они не появлялись, мы до сих пор бултыхались бы в первичном бульоне). Откуда берутся эти виды поведения? Сначала происходят генетические изменения, а затем - новое поведение? Разумеется, отнюдь не всегда. Чаще - наоборот, сначала меняется поведение, а затем и гены стараются за ним угнаться.
Возьмем, к примеру, отучение младенцев от груди - процесс, во время которого детеныши млекопитающих переходят от питания молоком матери к обычной для данного вида пище (какой бы она ни была). Поскольку у животных нет доктора Спока, который подсказал бы им, как ухаживать за детьми, заниматься этим приходится природе. Природа делает так, что в некоторый момент детеныши млекопитающих теряют способность переваривать молоко. Здесь происходит выбор не между борьбой и сменой рациона, а между сменой рациона и голоданием. Мы сможем понять, зачем это происходит, если представим себе, что случилось бы, если бы все было иначе.
Для животных единственный источник молока - их матери, у них нет домашнего скота, который может служить альтернативным источником. Сначала все прекрасно, потому что молоко матери - одна из наиболее питательных из известных нам субстанций. И если бы дети могли продолжать его пить, они бы, конечно же, делали это. Но если бы они не останавливались, случались бы две вещи. Во-первых, матери очень быстро бы истощались. В действительности отучение от груди дает матерям передохнуть между сеансами кормления и позволяет восстановить свои силы и запас молока. А постоянно истощенная мать не смогла бы давать своим детям необходимое им внимание, и дети страдали бы от этого.
Во-вторых, очень скоро появился бы второй детеныш (или даже сразу несколько, в зависимости от вида), который также требовал бы молока, а потом и третий. Мамочка быстро почувствовала бы физическую неспособность обеспечить достаточным питанием всех своих детей, и как следствие, все страдали бы от недоедания. Следовательно, если бы дети могли переносить лактозу после достижения обычного для отлучения от груди возраста (то есть эти дети переваривали бы лактозу - сахар, делающий молоко неперевариваемым для взрослых), они выросли бы истощенными и нездоровыми по сравнению с теми, кто рано оторвался от груди. Даже если они не умерли бы от голода в раннем детстве, продолжительность их жизни была бы короче, и у них самих было бы меньше детей. Таким образом, с течением времени не переносящие лактозу животные получили преимущество, и в итоге этот принцип стал универсальным. Вот так и работает естественный отбор.
А теперь о неестественном отборе. Если вы можете пить молоко, и при этом у вас нет проблем с желудком, - а среди представителей нашего вида все еще много таких, кто не может, - значит, где-то у вас в роду были пастухи (и пастушки). Несколько тысяч лет назад некоторые наши предки начали одомашнивать животных. Часто это делалось в тех местах, где помимо продукции этих животных есть было нечего. Например, животные давали молоко: от такого прекрасного источника пищи грех было отказываться, к тому же, сколько бы вы ни пили из него, это совершенно не вредило вашей матери.
Поэтому люди стали пытаться пить молоко, и оказалось, что во второй хромосоме есть редкая мутация, которая не позволяла развиваться непереносимости лактозы у очень небольшого числа людей (отметим, что до одомашнивания животных эта мутация, как и большинство мутаций, приводила только к дезадаптации). Молоко, которое они пили, будучи взрослыми, укрепляло их здоровье, прямо как пишут в рекламе молока. А это давало им небольшие преимущества в распространении их генов перед их не переносящими лактозу двоюродными братьями. А если у вас есть несколько тысяч лет, небольшое преимущество - все, что нужно для распространения и процветания ваших генов. Сегодня 98 % шведов и 88 % белых американцев переносят лактозу, тогда как среди китайцев и американских индейцев таких, соответственно, 7 % и 0 % (мало у кого из китайцев среди предков были пастухи, а у индейцев их вовсе не было).
Поэтому если бы никто из наших предков не стал бы пастухом, мало кто, если вообще кто-либо, сегодня смог бы пить молоко во взрослом возрасте. Другими словами, это пример генетического изменения, последовавшего непосредственно из новых действий, которые стали выполняться людьми. Разумеется, то, что они делали, не стало причиной мутации, эволюционные биологи напомнят вам, что это было чисто случайное генетическое изменение. Возможно - однако факт остается фактом: если бы мы не одомашнили животных, эта мутация была бы губительной для ее носителей и, скорее всего, просто исчезла бы вместе с ними из нашего вида. То, что произошло в действительности, - пример того, как человек принял участие в своем собственном эволюционном развитии.
Ламарк ошибся при выборе механизма: гены, а не прижизненная активность животных являются движущей силой эволюции. Но его догадка о том, что животные сами способны управлять своим развитием, попала точно в цель. Потому что эволюционный мотор запускается именно взаимодействием генов и поведения, и обратные связи между ними позволяют этому мотору работать дальше. Вот та догадка, которая привела к рождению теории формирования ниш.
Как теория формирования ниш изменила мою жизнь
Барселона, лето 2004 года. Я приехал туда на два следующих друг за другом аттракциона: сначала - на продолжавшийся неделю симпозиум по эволюции познания, а затем - на Барселонский форум-2004, колоссальное по масштабам увеселительное мероприятие, целью которого было провозглашение города новым Парижем, интеллектуальной столицей западной Европы.
Одним из выступавших на симпозиуме был философ Дэниел Деннет (Daniel Dennett), пожалуй, больше всего известный широкой публике благодаря своей книге "Опасная идея Дарвина" ("Darwin ’s Dangerous Idea"). Последний раз мы встречались в Будапеште за два года до этого, где в течение месяца боролись из-за мемов (он за них, я - против). Другого докладчика я не знал: это был Маркус Фельдман (Marcus Feldman), австралиец, работавший в Стэнфорде, который говорил о построении ниш. Я никогда раньше об этом не слышал.
"Ты знаешь, что это за штука?" - спросил я Деннета.
"Конечно", - ответил он. Дэн - один из тех невыносимых людей, которые всегда слышали обо всем раньше вас. "И это важная штука", - добавил он.
"Да ладно, - сказал я. - Бобров знают все".
"Нет, - возразил Деннет, - там гораздо больше всего. Лучше слушай, и слушай внимательно".
Я все еще скептически относился к этой теории. Девять из десяти новых вещей в науке оказываются мимолетными увлечениями, поэтому скепсис всегда должен быть исходной позицией. Но за исключением его необъяснимой страсти к мемам, я в высшей степени уважаю Дэна: среди философов он больше всех интересуется новыми разработками в вычислительной технике и эволюционными исследованиями.
Начался Форум. Я с трибуны вещал о том, что наука может сделать для мира во всем мире. Ничего, сказал я, разве что нужно отметить, что люди, отнюдь не будучи облагороженными приматами, какими нас считают эволюционные биологи, выбрали стиль жизни почти как у муравьев, и несоответствие между нашей обезьяньей натурой и муравьиным стилем жизни создает практически нерешаемые проблемы. На самом деле моя речь была, по сути, о формировании ниш, или, по крайней мере, этой теории ей катастрофически не хватало, чтобы быть обоснованной и валидной. Разумеется, тогда я этого не осознавал.
В последний день форума выступил Джон Одлинг-Сми (John Odling-Smee). Джон, работающий в Оксфорде, наряду с Фельдманом является одним из трех отцов-основателей теории формирования ниш (третий - Кевин Лэланд (Kevin Laland) из Университета Св. Андрея). Я почувствовал, что моя крепость рушится. Когда Джон закончил, я задал ему чрезвычайно провокационный вопрос, на который он ответил находчиво и изящно. Мы разговорились и затем вместе пошли обедать в отель, в котором оба жили, - в монструозное нео-японское сооружение, где одетые во все черное официанты выглядели как буддийские монахи. Я почувствовал настоящее возбуждение, потому что теперь я видел, что при помощи этой теории многие смутные идеи, витавшие в моей голове в течение долгого времени, наконец-то смогут собраться воедино и обрести смысл.
На протяжении следующих нескольких недель Джон любезно переслал мне по электронной почте великое множество статей на тему формирования ниш - какие-то за, какие-то против этой теории, и я сразу же нетерпеливо проглотил первую и до сих пор единственную книгу по этой теме, вышедшую за год до этого: "Формирование ниш: игнорируемый процесс в эволюции" ("Niche Construction: The Neglected Process in Evolution"), авторы - Одлинг-Сми, Лэланд и Фельдман. И я подсел. Это была одна из тех идей, которые столь прекрасны, столь сногсшибательно просты, что остается только удивляться, почему никто не додумался до этого раньше.