Георгий Гамов - Мистер Томпкинс внутри самого себя

— Если я не ошибаюсь, — начал он, — жизнь зависит от того, какие у вас белки. Но построить белок, не говоря уже о целом организме, модно столь многими способами, что почти невозможно себе представить, как нужный белок мог возникнуть случайно. Существует 20 разновидностей аминокислот, поэтому первую аминокислоту можно выбрать 20 способами. Выбрать следующую аминокислоту также можно 20 способами, поэтому комбинаций первой аминокислоты со второй существует 20 х 20 = 400. Если белок состоит всего лишь из 100 аминокислот, то таких белков можно составить 20100. Насколько я помню со времени моих путешествий в Страну Чудес, это гораздо больше числа атомов во всей Вселенной. Поэтому вероятность получить в результате случайной сборки даже один белок нужного типа практически равна нулю. Чем сложнее организм, тем меньше вероятность того, что он мог быть построен случайно. Эволюция, как мне кажется, — это восхождение на все большую высоту с тем, чтобы создавать все менее и менее вероятные ситуации. Жизнь в целом — явление редкое, и чем выше формы жизни, тем реже они должны встречаться.

Внезапно мистер Томпкинс умолк, и на его лице появилось озадаченное выражение.

— Скажите, пожалуйста, — робко спросил он, — но если все это так, то каким образом я здесь очутился?

Английский натуралист устало улыбнулся:

— Такие рассуждения высказывались в той или иной форме неоднократно. В мое время они звучали так. У различных животных и растений мы наблюдаем те или иные приспособления, позволяющие им лучше адаптироваться к окружающей среде. Глаз, подобный фотоаппарату, позволяет организму видеть, зубы приспособлены к той пище, которую ест животное, крылья чудесно приспособлены для летания. Поскольку маловероятно, что все эти приспособления могли возникнуть случайно, они возникли намеренно по воле некоего высшего мыслящего существа.

Что касается высшего мыслящего существа, то оно может как быть, так и не быть, но утверждение о том, что невероятные по своей приспособленности к окружающей среде органы различных живых существ не могут возникнуть случайно, заведомо ложно. Встав на точку зрения тех, кто использует этот аргумент, вы без всяких к тому оснований придаете терминам «вероятный» или «невероятный» абсолютный смысл. Точно также в свое время люди придавали абсолютный смысл понятиям «вверх» и «вниз». Считалось, что антиподы, люди живущие в диаметрально противоположных точках земного шара, например, в Австралии, не могли бы существовать, так как ходили бы «вверх тормашками» и свалились бы с Земли. Слово «вероятно» в этом отношении очень похоже на слово «вверх». Оно относится не к чему-то абсолютному, а к процессу, порождающему данный результат.

— Простите, но я не совсем вас понял, — признался мистер Томпкинс. — Не могли бы вы пояснить свою мысль несколько подробнее?

— Если не возражаете, то я воспользуюсь примером. Предположим, что вы хотите случайным образом произвести блоху. Молекулы, из которых она состоит, расположены в столь замысловатом порядке, что вы вполне могли бы считать блоху весьма маловероятным объектом, хотя вам отлично известно, что за время вашего плавания вас успеют искусать полчища блох. Не забудьте, что ДДТ еще не изобретен.

О, прошу прощения!

Английский натуралист с явным восторгом попытался поймать блоху, показавшуюся на его манжете, но промахнулся.

— Пользуясь нашей аналогией, можно сказать, что получить блоху столь же мало вероятно, как бросить сто игральных костей и получить сто раз по шесть очков — исход очень маловероятный. Вероятность выпадения одних лишь шестерок при бросании ста игральных костей легко вычислить. Вероятность выпадения шести очков при бросании одной кости равна У6, двух шестерок при бросании двух костей 1/6 х 1/6 = 1/36, ста шестерок в результате бросания ста костей — (1/б) 100 ? т.е. вероятность исчезающе мала. Что же касается вероятности образования блохи, то она несравненно меньше, и мы использовали игральные кости лишь для сравнения. Вот что имеют в виду, когда говорят, что возникновение блохи невероятно. Но вы полностью пренебрегаете правилами игры. Не помышляя о них, вы произвольно выбрали одно-единственное правило: при бросании ста игральных костей должно выпасть сто шестерок. При таком подходе выпадение одних лишь шестерок чрезвычайно мало вероятно.

Но предположим, что мы изменяем правила: те игральные кости, на которых выпало по шесть очков, мы оставляем на месте, а остальные продолжаем бросать снова и снова. Как нетрудно понять, менее чем через сто бросаний на всех костях выпадет по шесть очков. Теперь вероятности стали совершенно иными: по новым правилам весьма мало вероятно, чтобы, спустя короткое время, на всех костях не выпали шестерки. Поэтому слова «вероятно» или «невероятно» относятся не к чему-то абсолютному, а характеризуют величину, имеющую смысл только в том случае, если заданы правила игры. Поэтому нам всякий раз надлежит исследовать, каковы в действительности правила игры.

Бросание игральных костей — грубая, но полезная модель того, что реально происходит в процессе эволюции. Игральные кости соответствуют генам, а бросания — мутациям. Если мутация благоприятна, то она сохраняется, так как ее носитель дает более многочисленное потомство. Это соответствует правилу, по которому кости, на которых выпало по шесть очков, исключаются из дальнейших бросаний. Неблагоприятная же мутация (а таких мутаций большинство) утрачивается, так как ее носитель либо погибает, либо репродуцируется не столь эффективно. Поэтому неблагоприятная мутация не может рассчитывать на успех. Это называется естественным отбором. Происходит он совершенно автоматически и приводит к результатам, которые на первый взгляд кажутся абсолютно невероятными. Но если взглянуть на естественный отбор глубже, то, смею сказать, было бы в высшей степени невероятно, чтобы эволюция не происходила.

— Но совершенно не обязательно, — возразил мистер Томпкинс, — чтобы особь-носитель благоприятной мутации прожила более удачно жизнь или оставила более многочисленное потомство. Гонку не всегда выигрывает тот, кто быстрее, а в битве не всегда побеждает сильнейший. Могут случиться неожиданности.

Английский натуралист снова улыбнулся:

— В Кембридже я какое-то время изучал богословие, и мне очень приятно, что вы еще помните, чему вас учили на уроках Священного Писания. Если говорить о любой отдельной особи или индивиде, ваше замечание, безусловно, верно, но в среднем, когда в гонке принимают участие много индивидуумов, побеждает быстрейший.

Предположим, что некий ген дает своему носителю весьма небольшое преимущество, скажем, с вероятностью 0,001. Это означает, что из 1 000 носителей гена, выживающих и оставляющих потомство, 999 индивидов делают это без помощи гена. Если частота такого благоприятного гена в данной популяции первоначально составляет 1%, то через 15 000 поколений она достигнет уровня 90%, а 15 000 поколений в геологическом масштабе времени — очень короткий период. Но, разумеется, такое происходит регулярно только в том случае, если популяция достаточно велика. Если же имеется считанное количество особей, то благоприятный ген по чисто случайной причине может оказаться утраченным, а неблагоприятный — прочно укорениться. Это хорошо заметно и на примере человеческого рода. Во многих общинах, обитающих на малых островах или в каких-нибудь других удаленных и трудно доступных местностях, очень часто бывает, что какой-нибудь вредоносный ген, порождающий физический или умственный дефект, встречается с необычно высокой частотой. Как правило, причина такого явления заключается в том, что община была основана немногочисленными переселенцами, один или несколько основателей случайно оказались носителями этого вредоносного гена, а потомки носителя или носителей ныне составляют значительную долю населения. В небольшой популяции может произойти что угодно. Но если популяция достаточно велика и насчитывает, скажем несколько тысяч или миллионов особей, тогда то, что должно произойти в среднем, происходит в действительности. Именно так и происходит прогрессивная эволюция.