Ричард Докинз - Рассказ предка. Паломничество к истокам жизни

От Солнца до Земли доходит ограниченное число фотонов, и каждый из них драгоценен. Общее число фотонов, которые может собрать планета, ограничено площадью ее поверхности – кроме того, задача осложняется тем, что к Солнцу обращена лишь одна ее сторона. С точки зрения растения, неосмотрительно упускать возможность перехватить лишний фотон. Листья представляют собой максимально уплощенные “солнечные панели”, чтобы увеличить количество фотонов на единицу затраченных усилий. Кроме того, листья располагаются так, чтобы они не затеняли друг друга. Поэтому деревья в лесу высокие. А вне леса высокие деревья неуместны и, как правило, являются результатом человеческого вмешательства. Быть высоким – пустая трата сил, если вы – единственное в округе дерево. Гораздо разумнее разрастись, как трава. Что касается лесов, то не случайно там темно: каждый фотон, достигающий земли, – это упущенный фотон.

За немногими исключениями, например венериной мухоловки, растения неподвижны. Животные же, за немногими исключениями (например губок), подвижны. Чем объяснить разницу? Ясно, что ответ связан с тем фактом, что растения поглощают фотоны, а животные (в конечном счете) поглощают растения. (Уточнение “в конечном счете” необходимо, потому что животные нередко едят других животных, поедающих растения.) Но как связано поглощение фотонов с неподвижностью? И, напротив, как связано поедание растений с подвижным образом жизни? Начнем с того, что, поскольку растения остаются на месте, животным, которые желают их съесть, не остается ничего, кроме как двигаться. Но почему растения сидят на месте? Возможно, это связано с необходимостью иметь корни, чтобы поглощать питательные вещества из почвы? Возможно, план строения, подходящий для подвижного образа жизни (цельное, компактное тело), слишком трудно совместить с планом строения, подходящим для улавливания максимального количества фотонов (тело с большой площадью поверхности и, следовательно, громоздкое)? Не знаю. Как бы то ни было, представители двух из трех основных групп организмов на планете – грибы и растения – ведут практически неподвижный образ жизни, а третьей – животные – как правило, активно двигаются. Растения даже могут использовать животных как транспорт, и цветы с их очаровательными красками, формами и ароматами являются примерами орудий такой эксплуатации.

Не все пилигримы, которых мы встречаем на рандеву № 36, имеют зеленую окраску. Растения делятся на две группы: красные водоросли и зеленые растения (включая зеленые водоросли) [95]. Красные водоросли обитают на морском побережье. Зеленые водоросли тоже встречаются там, однако они живут и в пресной воде. Самые привычные для нас водоросли – бурые. Однако это довольно самостоятельная группа, и мы встретимся с ними позднее. Из тех же, кто присоединился к нам сейчас, самая внушительная и знакомая нам группа – наземные растения. Растения завоевали сушу прежде животных, и неудивительно: какой смысл быть животным, если на суше нет растений, которые можно есть? Растения, по всей видимости, попали на сушу не сразу из моря, а через пресные водоемы, как и животные.

Встречая большую группу пилигримов, мы, как всегда, обнаруживаем, что они идут стройными рядами, сомкнувшимися “до” встречи с нами. Я настоятельно рекомендую взглянуть на блестящую компьютерную программу Deep Green, которая в момент написания этой книги была доступна в интернете. Запустив Deep Green, вы увидите укорененное филогенетическое древо. У некоторых ветвей на концах есть названия растения или группы растений. Другие ветви названий не имеют и уходят за пределы страницы. Прелесть программы в том, что вы можете захватить древо “мышью” и двигать его, чтобы увидеть другие части дерева. Потянув его, вы увидите, как оно обрастает мелкими веточками, а повернув, заметите, как на экране появляется множество новых названий, вместе со множеством новых безымянных ветвей. Древо можно вертеть как угодно, и, кажется, этим можно заниматься бесконечно. На нем видно как велико разнообразие зеленых растений. Поднимаясь по ветвям дерева, легко и быстро, словно дарвиновская обезьянка, помните, что каждое разветвление – это одно рандеву (в том смысле, в котором мы рассматриваем его здесь). Как замечательно было бы иметь такое же древо для животных!

Если бы у Дарвина и Гукера был компьютер! Филогенетическое древо зеленых растений, построенное с помощью программы Deep Green (см.: http://ucjeps.berkeley.edu/map2.html ). Корень – в нижней части изображения.

В конце предыдущего рассказа я отметил, как хорошо в наше время быть зоологом. То же я могу сказать про ботаников. Как бы было прекрасно показать Deep Green Джозефу Гукеру и его другу Чарльзу Дарвину. Мне хочется плакать, когда я думаю об этом.

Предполагается, что все рассказы в книге выходят за рамки личных интересов рассказчика. Как у Чосера, эти рассказы содержат размышления о жизни вообще, однако в его случае это человеческая жизнь, а в нашем – просто жизнь. Что может рассказать нам цветная капуста на великом собрании пилигримов, где растения присоединяются к животным? Она может поведать нам о важном принципе, который применим к любому животному и любому растению. Ее рассказ можно рассматривать как продолжение “Рассказа Человека умелого”.

Закон Клайбера. График, демонстрирующий логарифмическое соотношение скорости метаболизма и массы тела. West, Brown and Enquist [304].

В “Рассказе Человека умелого” мы говорили о размере мозга и логарифмических графиках распределения величин, которые мы строим для сравнения видов. Как мы видели, у крупных животных мозг пропорционально меньше, чем у мелких. Если точнее, угол наклона двойного логарифмического графика зависимости массы мозга от массы тела составлял ровно 3/4. Эта величина укладывается между двумя интуитивно понятными значениями: 1/1 (масса мозга прямо пропорциональна массе тела) и 2/3 (площадь поверхности мозга пропорциональна массе тела). Однако наклон графика зависимости логарифма массы мозга от логарифма массы тела не больше 2/3 и меньше 1/1: он точно равен 3/4. Такое значение требует не менее точной поясняющей теории. Попробуем найти объяснение этим 3/4, хотя это не так просто.

Задача осложняется тем, что, как давно заметили биологи, соотношение 3/4 характеризует не только размер мозга. Так, потребление энергии различными организмами – скорость метаболизма – соответствует “закону 3/4”. На основе этого правила был сформулирован метаболический закон Клайбера – хотя тогда у него не было признанного обоснования. На графике изображена зависимость логарифма скорости метаболизма от логарифма массы тела (В “Рассказе Человека умелого” объясняются причины использования логарифмических осей).