Тим Беркхед - Самая совершенная вещь на свете [Внутри и снаружи птичьего яйца]

Теперь уже моя очередь делать паузу. Объяснение или гипотеза Лаптона существенно отличается от моей. Они не альтернативны друг другу. Различие едва уловимо, но существенно для понимания того, каким образом ученые интерпретируют мир. Наши две гипотезы имеют одинаковую силу, но они выглядят как взгляды на мир с разных точек зрения. Моя гипотеза говорит о приспособительном значении окраски яиц, как оно могло сложиться в ходе эволюции, то есть о том, увеличивает ли яркая, блестящая скорлупа яйца тинаму его шансы превратиться во взрослого тинаму. Это все равно что спрашивать, почему тинаму создают скорлупу яиц вроде этой. А вопрос Лаптона – это вопрос «как?»: как тинаму добиваются такого безупречного глянца? Его вопрос касается механики, или процессов создания яичной скорлупы. Оба подхода имеют одинаковую силу, но они различны по существу и их следует обдумывать по отдельности – по крайней мере, первоначально. Если их смешивать, то это приведет попросту к неразберихе. Моя гипотеза настолько же неспособна ответить на вопрос «как?», как гипотеза Лаптона не может объяснить, почему тинаму откладывают такие яйца, хотя механистический подход может предоставить немало информации эволюционному. Но обратное не всегда верно.

Вот причина, по которой биологи упорно стремились издавна разграничить эти два подхода к пониманию мира природы. Конечно, до того, как в середине 1800-х гг. Дарвин выдвинул теорию естественного отбора в качестве объяснения механизма эволюции, не было принято рассматривать вопросы из категории «почему?», хотя ранее некоторые проницательные мыслители уже думали в таком направлении, признавая, однако, божественную мудрость в качестве главного и окончательного объяснения {110} 110 В частности, Джон Рэй в XVII в. ( Birkhead , 2008). . Важно заметить, что вопросы «как?» и «почему?» одинаково правомерны, поэтому многие биологи уверены в том, что следует получить ответы на тот и на другой, чтобы полностью понять систему, которую они изучают. Но действительность такова, что загадки природы безграничны и, чтобы добиться успеха в их расшифровке, ученому необходимо специализироваться в своем подходе к объекту познания, в частности, сосредоточившись поначалу либо на вопросах «как?», либо «почему?».

Надо сказать, что популярность этих двух типов вопросов в среде ученых заметно менялась во времени. Например, после революции в понимании естественного отбора, когда в конце 1960-х и в начале 1970-х гг. в центре внимания оказались представления об «эгоистичном гене» [26] Это была не революция, а кратковременное (в масштабах истории биологии) заблуждение, когда часть научного сообщества ушла от теории, построенной на фактах, в область умозрительных схоластических спекуляций о неких мифических «генах эгоизма и альтруизма». Первая статья на эту тему была опубликована в 1964 г., а уже в 2010 г. от этих построений категорически отказались даже те, кто первоначально активно их пропагандировал. Подробнее об этом см.: Панов Е. Н . Человек – созидатель и разрушитель. Эволюция поведения и социальной организации. М.: Языки славянских культур, 2017. С. 35–40. – Прим. науч. ред. , вопросы «почему?» стали казаться исследователям гораздо более важными, чем вопросы «как?» {111} 111 Davies et al ., 2012. . Это, в свою очередь, означает, что с тех пор было профинансировано большее число исследований, пытавшихся ответить на вопросы из области «почему?». Думается, что, когда будут найдены ответы на все вопросы «как?», более продуктивным, более волнующим и более содержательным станет обращение к оставшимся без ответа «почемучкам».

Я – твердый сторонник необходимости знать ответы на оба типа вопросов, и в этой и следующей главах собираюсь рассказать о вопросах «как?» и «почему?» соответственно применительно к цвету яйца. Здесь мы сосредоточимся на вопросах «как?», а затем, в следующей главе, рассмотрим существующие представления о том, почему яйца могут быть окрашены так, а не иначе.

Меня удивило и изрядно воодушевило, что одним из первых, кому пришлось исследовать химическую природу пигментов яиц, был человек, способствовавший основанию Шеффилдского университета, где я проработал большую часть своей карьеры. Как и многие другие ученые середины XIX в., Генри Клифтон Сорби владел приличным состоянием. Он был эрудитом, известным в основном за изобретение метода обогащения стали углеродом, который позволил получать гораздо более прочные сплавы. Это способствовало тому, что Шеффилд получил известность как ««город стали». В сфере других интересов Сорби была морская биология, и он разработал остроумный метод изготовления плоских препаратов из экземпляров червей, медуз и гребневиков без нарушения их строения.

Сорби был фанатиком цвета. Он сконструировал в 1870-х гг. микроскоп и придумал способ распознавания пигментов, окрашивающих скорлупу яиц. Правда, яичная скорлупа была лишь одним из множества окрашенных биологических материалов, которые он анализировал таким образом. Принцип напоминал «огненный тест», которым я развлекался, еще будучи школьником. Суть его в том, что подобно тому как различные вещества по-разному поглощают свет, они при сжигании дают пламя разных цветов. Сорби понял, что это можно использовать для распознания пигментов.

Спектральный анализ, как его назвали тогда, был горячей темой в науке в 1860-е гг. В те времена эффективность метода доказывалась тем, что при его использовании удалось открыть два новых химических элемента [27] Цезий (1860) и рубидий (1861), названные по линиям спектра (соответственно небесно-голубой и рубиново-красной). . Сорби понял, что спектроскопию можно применять совместно с микроскопом: «Если поместить раствор или прозрачное вещество между источником света и устройством из призм, черные линии, образовавшиеся в определенных частях наблюдаемого спектра из-за поглощения лучей света веществом, можно использовать в целях его идентификации» {112} 112 Higham , 1963. .

Взяв куски яичной скорлупы и растворив содержащийся в них кальций, Сорби смог перевести пигменты в раствор. Он пропустил сквозь него свет и выяснил, на месте каких цветов оказались черные полосы.

До экспериментов Сорби некоторые исследователи думали, что пигменты яичной скорлупы были побочным продуктом процесса откладки яйца, например результатом просачивания крови сквозь стенку матки или загрязнения желчными пигментами. Некоторые даже считали, что окраска и отметины на яйцах появлялись из-за непреднамеренного загрязнения скорлупы фекалиями, когда яйцо проходило через клоаку {113} 113 Список предшествующих исследователей приведен в работе – Giersberg , 1922 – и включает следующие публикции: Tiedemann , 1814; Wicke , 1858; Blasius , 1867; Ludwig , 1874; Liebermann , 1878. Что окрашивание поверхности яйца происходит в скорлуповой железе, уже предполагали Carus , 1826; Coste , 1847; Leuckart , 1854. . Эти идеи впервые начали витать в воздухе в начале 1800-х гг., и на протяжении последующего века у них было множество восторженных сторонников. Примечательно, насколько стойкими эти представления оставались даже после того, как влюбленный в загадки биологии кукушки Эдуард Опель в 1850-х и очарованный кайрами Генри Дрессер в 1870-х гг. сообщили, что обнаружили полностью окрашенные яйца в яйцеводах птиц, которых они анатомировали, то есть до того, как эти яйца попали в клоаку {114} 114 Opel , 1858; Dresser , 1871–1881. Vol. 8: 753. .