Джонатан Лосос - Удивительная эволюция. Биологическая история Земли в невероятных превращениях и мутациях организмов

Не успели еще высохнуть чернила на моей диссертации, когда в книжных магазинах появилась величайшая работа Стивена Джей Гулда «Удивительная жизнь: Сланцы Бёрджес и естествознание». Я жадно проглотил ее и нашел убедительной аргументацию автора. Он утверждал, что путь эволюции извилист и непредсказуем: прокрути пленку жизни повторно, и получишь совершенно иной результат.

Но не торопитесь. Хотя идея Гулда повернуть время вспять и прокрутить повторно эволюционную пленку жизни кажется нереальной (по крайней мере, в природе), но другим способом проверить воспроизводимость эволюции можно будет, повернув время вспять во множестве разных мест. И разве Карибские острова, каждый из которых породил свой исконный вид ящериц-анолисов, не является, по сути, той самой прокручиваемой пленкой жизни? А если мы допустим, что на островах более-менее одинаковые природные условия, разве это не станет той самой проверкой на эволюционную воспроизводимость?

Конечно, станет. И вот тогда я оказался перед дилеммой. Гулд убедительно доказывал, что эволюция не может повторять себя, но в то же время мое исследование показывало, что может. Ошибался ли Гулд, или же моя работа была исключением, каким-то образом подтверждавшим правило? Я склонялся к последнему объяснению, принимая точку зрения Гулда, даже несмотря на то, что моя собственная работа являлась контрдоказательством.

На протяжении последней четверти века данная точка зрения подвергалась сомнениям. Появился интеллектуальный противовес гулдовскому акценту на непредсказуемость и невоспроизводимость. Эта альтернативная точка зрения подчеркивает универсальность адаптивной конвергентной эволюции: у видов, обитающих в сходных условиях, развиваются похожие свойства, как результат адаптации к одинаковому природному давлению отбора. И мои анолисы – пример подобной конвергенции. Сторонники данного взгляда утверждают: конвергенция демонстрирует, что эволюция, будучи далеко не извилистой и не определенной, на самом деле довольно предсказуема, так как существует ограниченное количество способов выжить в природе. И естественный отбор подстегивает эволюцию одних и тех же свойств снова и снова.

С тех пор, как вышла книга «Удивительная жизнь» и я получил докторскую степень, эволюционная биология ушла далеко вперед. Появились новые идеи, новые подходы и новые методы сбора информации. Количество ученых, изучающих эволюцию, существенно возросло. Мы разгадали геном, отобразили схему древа жизни, узнали об эволюции микробиома. Потрясающие открытия, сделанные благодаря найденным окаменелостям, прояснили большую часть истории эволюции.

И все эти данные могут многое рассказать о предсказуемости процесса эволюции. Чем больше мы узнаем об истории жизни на этой планете, тем больше видим доказательств того, что конвергенция происходила и что периодически возникали очень похожие результаты. Мои анолисы теперь уже не кажутся исключением из правил, а правило Гулда вызывает сомнения.

Но теперь мы знаем, что существует еще один способ изучать эволюцию, помимо описания того, что происходило на протяжении веков. Мы обнаружили, что можем изучать эволюцию по ходу ее развития, прямо у нас на глазах. А это означает, что мы в действительности можем проиграть пленку, задействуя силу экспериментального метода – важнейшую составляющую лабораторного дела – с целью рассмотреть проблему эволюционной предсказуемости.

Эксперименты – это эффективнейший способ изучать эволюцию. К тому же это невероятно увлекательно. Вспомните опыты, которые вы ставили в школе на уроках химии. Смешивать химические реагенты в мензурках и выливать их в пробирки не было особо занимательно – по крайней мере, для меня.

Но когда в качестве ваших пробирок выступают Багамские острова, а в качестве реагентов – ящерицы, то это уже совсем другая история. Конечно, иногда солнце бывает испепеляющим, и нет ничего обиднее, чем не суметь поймать важную для тебя ящерицу из-за того, что ты отвлекся на проплывающего мимо дельфина. Но экспериментальная эволюция находится на передовой эволюционной биологии, что позволяет нам проверять свои идеи в условиях природы в реальном времени. Что может быть более увлекательным? Эволюционные эксперименты проводятся в настоящее время по всему миру – от горных тропических лесов Тринидада до барханов Небраски и прудов Британской Колумбии. И они дают нам возможность напрямую изучать предсказуемость процесса развития.

О, как бы я хотел снова стать студентом-аспирантом. Дивное время для эволюционных биологов, золотой век. Обладая всеми доступными инструментами, от секвенирования генома (общее название методов, позволяющих установить последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК) до проведения экспериментов в реальных условиях, мы сможем ответить на вопросы, терзавшие наше сообщество весь последний век.

Я сел за написание этой книги, посвященной текущей научной работе, чтобы ответить на один из вопросов: насколько предсказуема эволюция? Но пока я писал, понял, что эта книга должна рассказать не только о том, что говорит нам наука, но еще и о многом другом. Научные знания не появляются из ниоткуда: это результат напряженной и кропотливой работы ученых, которые используют всю свою изобретательность и интуицию, чтобы изучить мир природы. А люди, изучающие эволюционную предсказуемость, вообще интересный народ.

В этой связи моя книга будет не только о том, что нам известно о процессе эволюции, но и о том, как нам удалось это узнать. Не только о чисто технических приемах и научных теориях, но и о том, откуда появляются разные идеи: как ученые обдумывают их и проверяют на практике, и какая часть научных открытий – результат случайного наложения разрозненных идей, сведенных вместе путем неожиданных наблюдений.

Более того, кажущиеся, на первый взгляд, сложными научные проблемы, которые они изучают, оказываются в итоге реально значимыми как для понимания нашего собственного места во Вселенной, так и для понимания того, как все живое вокруг справляется с постоянно меняющимся миром. Как результат, в этой книге – история о людях и местах, растениях и животных, масштабных вопросах и насущных проблемах. И начинается она, как и моя любовь к природе, с динозавров.

Трейлер к пиксаровскому мультику «Хороший динозавр» начинается с того, что к Земле летят огромные булыжники астероидов. Один булыжник выстреливает из кучи других, ударяясь о второй и срикошетив в третий. Он улетает в космос и направляется прямиком к отдаленному объекту. По мере того, как объект приближается, становится понятно, что это голубая планета с зелеными пятнами и белыми клочками. «Миллионы лет назад астероид шириной шесть миль [2] 1 миля – 1609 м, или 1,6 км. уничтожил всех динозавров на Земле», – произносит рассказчик. Мы видим, как астероид входит в атмосферу Земли, становясь оранжевым и шипя.