Ричард Докинз
Восхождение на гору Невероятности

Роберту Уинстону, хорошему доктору и хорошему человеку

© Richard Dawkins, 1996

© Ю. Плискина, перевод на русский язык, 2020

© А. Бондаренко, оформление, 2020

© ООО “Издательство АСТ”, 2020

Издательство CORPUS ®

Слово благодарности

В основу этой книги лег цикл рождественских лекций, которые я читал в Королевском институте Великобритании и которые показал канал ВВС под общим названием “Трудности роста во вселенной” (Growing Up in the Universe). Я отказался от этого названия, потому что с тех пор вышло уже не меньше трех книг почти с такими же заголовками. Более того, и моя книга выросла и изменилась, и было бы не совсем правильно считать ее сборником рождественских лекций. Тем не менее, я хочу поблагодарить директора Королевского института за оказанную мне честь присоединиться к славной когорте рождественских лекторов, которую некогда возглавил Майкл Фарадей. Я готовил лекции, будучи под впечатлением от Брайсона Гора из Королевского института, а также Уильяма Вулларда и Ричарда Мелмана из Inca Television, и в моей существенно трансформированной и разросшейся книге сохранились следы их влияния.

В книгу вошли не все главы, первые черновые варианты которых прочел и отрецензировал Майкл Роджерс; вняв его конструктивным замечаниям, я перестроил структуру книги. Фриц Фольрат и Питер Фукс консультировали меня по второй главе, Майкл Лэнд и Дэн Нильссон – по пятой. Когда я работал над рукописью, все четверо щедро делились со мной своими знаниями и опытом. Марк Ридли, Мэтт Ридли, Чарльз Симони и Лалла Уорд Докинз прочли окончательный вариант рукописи и не поскупились на здоровую критику и одобрительную поддержку, смешанные в правильной пропорции. Мери Каннейн из издательства W. W. Norton и Рави Мирчандани из Viking Penguin проявили поразительную терпимость и доброжелательность, пока книга росла, переливалась через край, вновь сокращалась и наконец уместилась в разумных границах. Где‐то на заднем плане постоянно дежурил Джон Брокман; он старался не вмешиваться, но всегда был готов подбодрить и прийти на помощь. Герои компьютеров часто остаются незаслуженно забытыми. В этой книге я использовал программы Питера Фукса, Тимо Кринка и Сэма Чокке. Тед Келер помог мне разработать и написать сложную программу для артроморфов. Когда я сам писал свою серию программ “часовщика”, мне очень помогли дельные советы Алана Графена и Алуна ап Ришарта. Сотрудники отдела зоологии и энтомологии Музея Оксфордского университета предоставили мне экспонаты и дали научные консультации. Джозин Мейер – на редкость изобретательный и трудолюбивый бильд-редактор. Рисунки (правда, не макет) сделала моя жена Лалла Уорд Докинз, и каждый из них наполнен ее верностью дарвиновскому учению о сотворении мира.

Я должен поблагодарить Чарльза Симони не только за то, что он великодушно предложил мне работу в журнале Public Understanding of Science, который я теперь представляю в Оксфорде, но и за его подход к искусству разговора о науке с широкой аудиторией, во многом совпадающий с моим. Не говорить свысока. Стараться показать всем и каждому поэзию науки и объяснять все настолько простым языком, насколько это возможно, чтобы не погрешить против истины, но вместе с тем не избегать трудных тем. А если слушатели готовы напрячь свой мозг ради того, чтобы разобраться в сложных вопросах, надо не пожалеть сил на дополнительные объяснения.

Глава 1
У подножия горы Рашмор

Недавно я прослушал лекцию об инжире. Лекцию не по ботанике, а по литературе. Смоковницы (фиговые деревья) широко представлены в литературе, связанные с ними метафоры в корне меняют наше представление о них – плод символизирует самую деликатную часть женского тела, а фиговый лист служит минималистской одеждой для нее, “фигой” называют оскорбительный жест, Д. Г. Лоуренс учил нас есть инжир красиво и аккуратно, весьма популярна тема социального конструирования фиги, “прочитывания фиги”, скорее даже “фиги как текста”. Под конец лектор выдвинул любопытный тезис. Он вспомнил библейский миф о том, как Ева уговорила Адама отведать плод с древа познания. Какой именно, в Книге Бытия не уточняется, отметил он. Принято думать, что это было яблоко. На самом деле – инжир, предположил лектор и этой скандальной новостью завершил свое выступление. В узких литературных кругах такого рода идеи не новы, но у меня это вызвало приступ педантизма. Оратору, очевидно, было известно, что ни садов Эдема, ни древа познания добра и зла никогда не существовало. Тогда что же он хотел сказать? Полагаю, у него было смутное ощущение, что “так или иначе”, “если допустить, что”, “в какой‐то степени”, “в некотором смысле”, “если можно так выразиться”, “не исключено, что” в Библии имеется в виду именно плод фигового дерева. Однако хватит об этом. Не будем придираться по мелочам и брать пример с Томаса Грэдграйнда, но наш вдохновенный докладчик слишком многое упустил из виду. Под сенью смоковницы таится масса парадоксов и глубокая поэзия с тонкими нюансами и чудесами, которые заставляют напрячься пытливый ум и вызывают прилив чувств в душе эстета. В этой книге я хочу занять такую позицию, которая позволила бы мне пролить свет на историю фигового дерева. Но это лишь одна из миллионов историй со сходными дарвиновскими грамматикой и логикой – хотя и одна из самых увлекательных и интригующих в общей картине эволюции. Предвосхищая главную метафору нашей книги, скажу вам, что фиговое дерево стоит на самой высокой точке горного массива Невероятности. Однако в конце экспедиции окажется, что этот высочайший пик покорить легче всего. Но прежде нам предстоит еще многое обсудить, составить целое мировоззрение, развить и объяснить его, решить множество головоломок и уладить множество противоречий.

Как я уже говорил, на самом глубоком уровне история фигового дерева повторяет историю всех живых существ на планете. Несмотря на некоторые внешние различия, все это вариации на тему ДНК и тридцати миллионов способов передачи ее по наследству. Попутно мы изучим принципы действия паутины и восхитимся мастерством пауков, которые сами не осознают своего таланта. Воспроизведем медленный, постепенный процесс эволюции крыльев и слоновьего хобота. Увидим, что глаз – сложнейший орган – на самом деле независимо эволюционировал в царстве животных сорок, а то и шестьдесят раз. Мы придумаем компьютерные программы в помощь своему воображению, чтобы нам было легче ориентироваться в огромном музее когда‐либо живших и умиравших созданий, а также всех их бесчисленных гипотетических родственников, которые даже не появились на свет. Мы будем бродить по горным тропам, издали поражаясь крутизне неприступной горы Невероятности, но все же неустанно высматривая другие, более пологие ее склоны. Проясним для себя аллегорический смысл горы Невероятности и многое другое. Для начала я должен четко сформулировать проблему природного псевдодизайна, его соотношения с дизайнерской деятельностью людей и случайностью. Этим мы и займемся в первой главе.

В лондонском Музее естественной истории хранится оригинальная коллекция камней, напоминающих привычные нам объекты и предметы – ботинок, руку, голову ребенка, утку, рыбу. Те, кто их сюда принес, были убеждены в том, что в таком сходстве есть некий смысл. Но природа обтесывает камни как придется, и неудивительно, что иногда тот или иной становится похожим на башмак или на утку. В музее собраны самые удивительные из всех камней, которые попались людям на глаза во время прогулок по окрестностям. Еще тысячи ничем не примечательных камней в хранилища не попали. Случайные совпадения форм в экспозиции забавны, но не несут никакого особого смысла. Считается, что контуры утеса на рис. 1.1 повторяют профиль покойного президента Кеннеди. Если вам об этом сказать, наверное, вы заметите слабое сходство с Джоном или с Робертом Кеннеди. Но сходство заметят не все, так что, пожалуй, это подобие возникло случайно. С другой стороны, разумного человека трудно убедить в том, что гора Рашмор в Южной Дакоте обрела очертания лиц президентов Вашингтона, Джефферсона, Линкольна и Теодора Рузвельта просто по прихоти природы. Нам и без комментариев ясно, что их высекли специально – под руководством Гутзона Борглума. Никакого случайного совпадения тут, очевидно, нет, присутствие человеческого разума бросается в глаза.

Гора Рашмор, в отличие от природного подобия скульптуры Кеннеди – и любого другого объекта, созданного атмосферными явлениями, вроде горы Св. Петра на Маврикии, – имеет одну характерную особенность: слишком уж много мелочей наводит на мысли об увековеченных в камне президентах, для того чтобы сходство могло быть случайным. Напротив, профиль Кеннеди прослеживается в контурах скалы на рис. 1.1 только под определенным углом обзора и при определенном освещении. Да, один уступ мог под влиянием дождей и ветров обрести форму носа, а два других – осыпаться так, чтобы их можно было принять за губы, если смотреть с нужной стороны. Такие совпадения вполне вероятны, особенно если фотограф использует все доступные ракурсы, из которых только один даст нужный результат, и надо еще учесть (позже я вернусь к этому факту), что человеческий мозг настроен видеть лица, он ищет их повсюду. Но Рашморский мемориал – совсем другое дело. Там все четыре головы явно созданы по замыслу человека. Скульптор представил себе их, нарисовал на бумаге, тщательно промерил гору, и бригада рабочих, вооружившись пневмоперфораторами и взрывчаткой, под его руководством выточила лица высотой 18 м каждое. Непогода, может, и не хуже динамита, но из всех возможных вариантов ее воздействия на камень ничтожно мало таких, которые позволили бы достичь сходства с четырьмя конкретными человеческими лицами. Даже если бы мы ничего не знали о происхождении Рашморского мемориала, можно было бы смело делать ставки против того, что стихия случайно изваяла четыре головы – столь же невероятно сорок раз подбросить монетку так, чтобы все сорок раз выпала решка.

Рис. 1.1. Чистая случайность. Очертания скалы на Гавайских островах напоминают профиль Джона Кеннеди.

На мой взгляд, ясно – по крайней мере, в принципе, пусть и не всегда на практике, – чем отличается случайное от задуманного, однако в этой главе мы рассмотрим объекты третьего типа, которые труднее отсортировать. Назовем их дизайноидами. Это живые организмы и продукты их жизнедеятельности. Дизайноиды настолько похожи на спроектированные объекты, что очень часто – к сожалению, чуть ли не всегда – их принимают за творение чьего‐то разума. Это ошибка. Хотя, конечно, такие объекты не возникают спонтанно. На самом деле они появились отнюдь не случайно, что создает полную иллюзию конструирования.

На рис. 1.2 показана живая скульптура. Обычно жуки не похожи на муравьев. Поэтому, глядя на жука, очень похожего на муравья, я резонно полагаю, что это неспроста, тем более, если он выбирает для обитания муравейник. Близкий родственник обычных садовых жуков, он выглядит и передвигается, как муравей, да и живет с муравьями в муравейнике. Брюшко у него точь‐в-точь муравьиное. Сходство любой реалистичной скульптуры с моделью случайным не бывает. Должно быть другое объяснение, кроме “так вышло”. Какое же? Если все жуки, внешне очень похожие на муравьев, обитают в муравейниках или, по крайней мере, в тесном соседстве с муравьями, может, последние выделяют какие‐нибудь химические вещества или микроорганизмы, которые передаются жукам и воздействуют на их развитие? Нет, истина кроется совсем в другом – в дарвиновском естественном отборе, и позднее мы еще к этому вернемся. Сейчас достаточно того, что мы уверены: подобное сходство и прочие примеры “мимикрии” далеки от случайных совпадений. Либо так было задумано, либо некий процесс породил то, что кажется нам созданным по плану. Мы рассмотрим и другие примеры мимикрии в животном мире, но вопрос о причинах такого сходства пока оставим открытым. Только что описанный случай показывает, на что способно тельце жука “в стремлении уподобиться” насекомому иного вида. Однако давайте взглянем на существо с рисунка 1.3b. Вроде бы это термит. Для сравнения, настоящий термит изображен на рис. 1.3а. Особь с рис. 1.3b – насекомое, но не термит. На самом деле это жук. Должен сказать, видал я и более похожие экземпляры – взять хотя бы “муравьиноподобного” жука из предыдущего эпизода. Здесь “жук” только чуть‐чуть странный. Его ножки будто без суставов, словно маленькие скрученные воздушные шарики. Поскольку у него, как у всех насекомых, ножки с члениками, можно было бы рассчитывать на более удачную имитацию термита с нормальными ножками. Где же кроется разгадка? Почему он больше напоминает раздутое чучело, чем живое насекомое с типичными конечностями? Ответ дает рисунок 1.3с, и это один из самых удивительных примеров в живом мире. Так выглядит термитоподобный жук сбоку. Его настоящая голова, чрезвычайно маленькая (видны глаза рядом с обычными членистыми антеннами), соединяется с грудным отделом изящного тельца, опирающимся на три пары типичных для членистоногого насекомого ног, с помощью которых он и перемещается. Решающую роль в исполнении этого фокуса играет брюшко. Оно загибается назад и, словно зонтик, прикрывает голову, туловище и конечности. “Термит” образуется как раз из задней (анатомически) половины брюшка жука. То, что мы принимаем за голову “термита”, – на самом деле задний кончик его брюшка. Его “конечности” и “антенны” формируются из уплощенных выростов на брюшке. Неудивительно, что он не дотягивает до уровня мимикрии своего муравьиноподобного сородича с предыдущего фото. Кстати, жуки-“термиты” обитают в термитниках и в основном ведут паразитический образ жизни, как и муравьиные жуки в муравейниках (рис. 1.2). Если принять во внимание то, с каким материалом работает жук-термит, он представляется более искусным имитатором, нежели муравьиный жук, несмотря на менее точное сходство с моделью. Дело в том, что муравьиноподобный жук подстраивает каждый фрагмент своего организма под соответствующий фрагмент муравьиного тельца, а “термит” видоизменяет только один свой отдел – брюшко – так, что он напоминает всего термита целиком.

Рис. 1.2. Неслучайное, хотя и не запланированное, сходство. Жук, который мимикрировал под муравья, Labidus praedator (а) и муравей, Mimeciton Antennatum (b).

Рис. 1.3. (а) Настоящий термит, Amitermes hastatus; (b) жук, который мимикрировал под термита, Coatonachthodes ovambolandicus; (с) вот в чем секрет фокуса.

Одна из моих любимых “скульптур” в живой природе – тряпичник (рис. 1.4). Эта рыба из породы морских коньков напоминает плоский лист крупного подводного растения. Такая форма обеспечивает тряпичнику безопасность, так как он обитает среди морских водорослей, где его трудно разглядеть. Для простой случайности он притворяется водорослью слишком мастерски. Тут уместнее вспомнить Рашморский мемориал, а не скалу Кеннеди. Я думаю так потому, что, во‐первых, обманчивая внешность часто производит на нас сильное впечатление, а во‐вторых, у рыб обычно не бывает выступающих органов, которые придавали бы им такие формы. В этом отношении уловка тряпичника сравнима скорее с мимикрией не муравьиного жука, а жука-“термита”.

Рис. 1.4. Камуфляж как искусство. Самка тряпичника, Phycodurus eques, Австралия.

До сих пор мы говорили о тех объектах, которые кажутся нам слепками с оригинала, что, как мы понимаем, при столь поразительном сходстве нельзя объяснить случайностью. Уж очень морские коньки-тряпичники и муравьиноподобные жуки напоминают творение рук скульптора-копииста. Но люди создают не только статуи. В других артефактах человеческой деятельности нас интересует не детальное сходство с чем‐то еще, а их функциональность. На самолете можно летать. В кувшин можно налить воды. Ножом можно резать.

Если бы вы учредили премию за камни с естественными острыми, как лезвие ножа, краями и за те, которые можно использовать как графин, вероятно, вам прислали бы несколько неплохих заменителей этих предметов обихода. Многие осколки кремня имеют достаточно острые края, и на каменоломне и осыпи легко найти удобный природный ножик. Среди камней, обработанных ветрами и водой, можно подобрать экземпляр с выемкой, пригодной для хранения жидкостей. Иногда кристаллы нарастают вокруг полого, пусть и бугристого шара, и если расколоть его надвое, получатся две круглые чаши. Такие камни имеют специальное название – жеоды. Я приспособил жеоду под пресс-папье у себя в кабинете, а если бы ее внутренняя поверхность была поровнее и ее проще было бы вымыть, я и пил бы из жеоды. Естественные сосуды менее практичны, чем сделанные людьми, и мы можем придумать единицу измерения для количественной оценки их коэффициента полезного действия (КПД). КПД – это некая мера полезного результата, деленная на затраты. Полезность сосуда можно измерять объемом вмещающейся в него воды. Затраты удобно измерять в эквивалентных единицах – как количество материала самого сосуда. Тогда КПД – это объем налитой в сосуд воды, деленный на объем материала, который нужен для изготовления сосуда. Полый камень с моего письменного стола вмещает 87,5 мл воды. Объем самого камня (я измерил его методом погружения, основанным на известном открытии Архимеда) составляет 130 мл. Таким образом, эффективность моего “сосуда” примерно равна 0,673. Это крайне невысокий коэффициент полезного действия, но чему тут удивляться – камни и не предназначены для хранения воды. Просто в этот можно налить воду. Точно так же я посчитал КПД бокала для вина, и он оказался около 3,5. Еще более эффективной емкостью оказалась серебряная кружка моего друга. В нее можно налить 250 мл воды, а серебро, из которого она сделана, выместило всего 20 мл. То есть ее КПД достигает значения 12,5. Не все сосуды, созданные людьми, столь же практичны, если оценивать их по такому критерию. В толстостенную чашу из кухонного буфета помещается 190 мл воды, и на нее ушел кусок мрамора объемом 440 мл. Ее КПД – всего 0,475, даже меньше, чем КПД жеоды, которую никто специально не создавал. Как такое возможно? Ларчик открывается просто. Эта мраморная чаша – на самом деле ступка. Она не рассчитана на то, чтобы из нее пили воду. Это приспособление для измельчения специй и других продуктов вручную с помощью пестика – массивной палочки, которая в процессе работы давит на внутренние стенки ступки. Бокал не может служить ступкой: треснет под нажимом. Если емкость задумана как ступка, наш метод определения КПД не годится. Мы должны выбрать какой‐то другой показатель соотношения полезности и затрат с учетом прочности на разбивание пестиком. В таком случае можно ли считать естественную жеоду удачно сконструированной ступкой? Не исключено, что она выдержит тест на прочность, но попробуйте что‐нибудь в ней растереть, и вы быстро поймете, что зернышки, застрявшие в мелких кавернах, не попадают под пестик, то есть ее неотшлифованная, бугристая внутренняя поверхность только мешает. Придется скорректировать метод расчета КПД ступки и добавить какой‐то критерий гладкости внутренней поверхности. О том, что мою ступку спроектировал дизайнер, можно судить и по другому признаку – безупречно круглому горизонтальному сечению в сочетании с аккуратно сглаженными краями и цоколем, что отчетливо видно, если смотреть на нее сбоку.

Можно задать критерий для измерения КПД ножа, и осколки, найденные на каменоломне, несомненно, будут уступать не только стальным лезвиям Sheffield, но и красивым плоским камешкам из музейной коллекции, которая относится к африканскому позднему каменному веку. Есть еще одно обстоятельство, которое делает сосуды и ножи, возникшие сами собой в дикой природе, менее практичными, чем наши обычные инструменты. В поисках одного достаточно острого каменного “ножика” или пригодного для употребления естественного сосуда надо отсортировать колоссальную массу бесполезной породы. По-честному, отмеряя объем воды в сосуде и деля его на объем камня или глины, из которых сосуд сделан, мы должны учесть в знаменателе затраты на отходы материала. Для сосуда, изготовленного на гончарном круге, этими дополнительными затратами можно пренебречь. Если предмет выточен из камня, стоимость отходов ощутима, но не велика. Для природной чашки или ножа – случайной находки – непроизводительные затраты огромны. В основном камни не имеют режущих краев и больших выемок. Производство, где используются только “находки”, а не специально разработанные инвентарь и оборудование, возможно, окажется нерентабельным и погибнет под терриконами пустой породы. Конструирование гораздо выгоднее собирательства.

Теперь давайте обратимся к “дизайноидам” – природным объектам, которые напоминают плод фантазии дизайнера, хотя и обрели свой вид в результате совершенно иных процессов, – и начнем с псевдодизайнерских чаш. Саррацению (рис. 1.5) можно отнести к сосудам, но по сравнению с бокалом, который я обмерял, и уж тем более с серебряной кружкой она выстроена “экономично” и пропорционально. Она выглядит, словно сделанная умным мастером не только для того, чтобы наливать в нее воду, но и чтобы приманивать и поедать насекомых. Насекомые не в силах сопротивляться магии ее нежного аромата. Запах в сочетании с чарующим цветным узором влечет их к верхушке кувшинчика. Там насекомые попадают на предательски гладкую – слишком гладкую для случайного совпадения – и почти отвесную стенку, выстеленную направленными вниз волосками, что уменьшает шансы жертв на победу в последнем бою. На дне темного жерла, куда они падают – а падают почти все, – не просто вода, в которой можно утонуть. Мой коллега, доктор Барри Джунипер, поведал мне удивительную историю, и я коротко перескажу ее вам. Поймать насекомое – это еще полдела, ведь у растения-кувшинчика нет челюстей, мышц и зубов, чтобы измельчить добычу до состояния, необходимого для переваривания пищи. Возможно, растения могли бы отрастить зубы и накачать мускулы, но они нашли более легкий выход. Вода в кувшинчике – прибежище для личинок мух и прочих существ. Они обитают только в закрытых “водоемах”, которые образуются в цветках саррацении, и вот у них‐то, в отличие от растения, есть челюсти. Они становятся соучастниками убийства – заглатывают невезучих насекомых и с помощью своих ротовых органов и пищеварительных соков перерабатывают их. Саррацении достаются продукты разложения и секрет, которые впитываются во внутреннюю оболочку кувшинчика.

Рис. 1.5. Псевдодизайнерский сосуд саррацении Nepenthes pervillei, Сейшельские острова.

Саррацения не только пассивно пользуется помощью личинок, плавающих в ее личном пруду. В ответ она оказывает им огромную услугу. Анализ воды из кувшинчика выявит один крайне любопытный факт. Она вовсе не вонюча, как можно было бы ожидать от застойного болотца, а на удивление насыщена кислородом. Без кислорода личинки, от которых зависит жизнь саррацении, захиреют, но откуда он берется? Кислород вырабатывает сама саррацения, она словно создана для насыщения воды кислородом, о чем говорит множество признаков. В клетках внутреннего слоя кувшинчика больше вырабатывающего кислород хлорофилла, чем в клетках внешней поверхности, обращенной к свету и воздуху. Этот неожиданный с точки зрения простого здравого смысла поворот вполне закономерен: клетки внутренней оболочки направленно снабжают кислородом воду в кувшинчике. Саррацения пользуется чужими челюстями не задаром – за наемный труд она расплачивается кислородом.

Различные ловушки – естественные “конструкторские разработки” – встречаются в природе довольно часто. Венерина мухоловка, столь же тонко устроенная, как и саррацения, располагает усовершенствованными подвижными органами. Несчастное насекомое касается чувствительных волосков растения и тем самым приводит в действие механизм западни – цветок аккуратно захлопывает свою пасть. Все видели паутину – самый распространенный тип ловушек в царстве животных, и в следующей главе мы отдадим ему должное. Аналог паутины в подводном мире – сети, которые плетут личинки ручейника. Эти речные жители славятся еще и искусством строить себе домики. Ручейники используют камешки, палочки, листики и крошечные ракушки.

Повсюду в мире можно увидеть конические воронки муравьиных львов. Всего‐то личинка сетчатокрылой мухи, а сколько страха нагоняет! Муравьиный лев сидит в засаде, слегка присыпавшись песком на дне ямки, и ждет, когда муравьи или другие насекомые упадут в нее. Ямка имеет форму почти правильного конуса, и жертве очень трудно из нее выбраться, но это не замысел строителя, а результат действия физических законов, которые работают на муравьиного льва. Резкими движениями головы он перебрасывает песок со дна ямки через ее краешек. Песок осыпается, как в песочных часах, и образуется ровный конус с крутыми, как и было задумано, склонами.

Рис. 1.6 возвращает нас к кувшинчикам и прочим емкостям. Многие одиночные осы откладывают яйца на тело своей жертвы – оса парализует ее жалом и затаскивает в гнездо. Затем запечатывает вход, так чтобы его нельзя было найти, и личинка питается жертвой, пока не превратится во взрослую крылатую особь и не завершит цикл. Большинство видов одиночных ос роет норы в земле. Некоторые прячут вылепленные из глины гнезда высоко в кронах деревьев (рис. 1.6а). Как и цветок саррацении, такой “горшочек” успешно выдержал бы наш тест на практичность для псевдомоделей. Одиночные пчелы тоже устраивают гнезда в дуплах, однако кормят своих личинок пыльцой, а не животной пищей. Среди пчел есть и каменщики (они принадлежат к роду Osmia). Домик, показанный на рис. 1.6b, выстроен не из глины, а из мелких, схваченных цементирующим веществом камешков. Образец, показанный на фото, помимо сходства с функциональным человеческим жилищем отличается еще одним весьма удивительным свойством. Вы видите только один кувшинчик, но на самом деле их четыре. Три из них скрыты под слоем затвердевшей глины, практически не отличимого от скалы. Ни один хищник не найдет маленькую личинку, которая подрастает в гнезде. Моему коллеге Кристоферу О’Тулу однажды посчастливилось увидеть такой кластер в Израиле, но лишь потому, что пчела не закончила строительство последнего кувшинчика.

Рис. 1.6. “Керамика” насекомых-“гончаров”: осы-отшельницы (а) и одинокой пчелы (b).

Для осиных и пчелиных горшков характерны все признаки дизайнерской работы. В данном случае, в отличие от кувшинчика саррацении, их и впрямь лепили умелые лапы, пусть “мастера” и не отдавали себе в том отчета. На первый взгляд, гнезда наездника и одиночной пчелы больше походят на рукотворные гончарные изделия, нежели кувшинчик саррацении. Но ни оса, ни пчела не занимаются осознанным конструированием своих гнезд. Несмотря на то, что эти формы из глины или из камешков создаются в результате жизнедеятельности насекомых, последние и сами в процессе эмбрионального развития претерпевают примерно такие же изменения. Звучит непонятно, но я поясню, если позволите. Нервная система живой осы развивается так, что ее мышцы, конечности и челюсти движутся скоординированно по определенной схеме. Совершая движения по часовой стрелке, конечности собирают глину и формируют горшочек. Едва ли насекомое понимает, что делает, зачем и почему. Оно не помышляет о создании произведения искусства, специального контейнера или детской комнаты. Его мышцы просто движутся согласно сигналам, которые передает им нервная система, а в итоге получается кувшинчик. Форма кувшинчика не есть плод творческой воли насекомого, поэтому мы решительно относим осиные и пчелиные гнезда не к подлинным, а к псевдодизайнерским моделям (дизайноидам), хотя и восхищаемся ими. Честно говоря, я не знаю наверняка, присущи ли осам творческая фантазия и конструкторские навыки или нет. В любом случае, мое объяснение приемлемо, и этого достаточно. То же самое можно сказать и о птичьих гнездах и домиках (рис. 1.7), о ловчих камерах ручейников, но только не о барельефах горы Рашмор и не о технических методах их создания – они как раз сделаны по проекту.

Рис. 1.7. Мастера псевдодизайна. Гнезда птиц ткачика (а) и портнихи Orthotomus sutorius (b).

Рис. 1.8. Высотки насекомых ориентированы с севера на юг. Строения австралийских компасных термитов.

Известный австрийский зоолог Карл фон Фриш, который открыл язык танца пчел, однажды написал: “Если на мгновение представить себе термитов ростом с человека, их самые крупные башни, увеличенные пропорционально, были бы высотой в милю, в четыре раза выше нью-йоркского Эмпайр Стейт Билдинг”. Небоскребы, показанные на рис. 1.8, соорудили австралийские термиты вида Amitermes meridionalis. Они еще называются компасными термитами за то, что их термитники всегда ориентированы с севера на юг, и заблудившиеся путники могут определять по ним стороны света – как, между прочим, и по спутниковым тарелкам, которые в Великобритании почти всегда смотрят на юг. Для термитов важно, чтобы на широкую, плоскую стенку термитника солнце попадало ранним утром и во второй половине дня. Зато узкий край обращен на север, то есть защищен от полуденного зноя, так как в южном полушарии солнце в полдень светит с северной стороны. Резонно предположить, что термиты сами нашли такое хитроумное решение. Но строительные технологии термитов осмысленны в той же степени, в какой созданы с умыслом их конечности и челюсти. Ни то, ни другое не было смоделировано. И то, и другое – дизайноиды.

Термитники, трубки ручейников, птичьи и пчелиные гнезда – все эти потрясающие атрибуты животного мира занимают в ряду дизайноидов особое место и представляют собой любопытнейшие объекты. Под словом “дизайноид” прежде всего подразумеваются сами живые организмы и их части. Живые организмы формируются в результате сложного процесса развития эмбрионов, а не ловкой работы рук, клювов или челюстей. Любители раскладывать все по полочкам могут назвать такие объекты, как осиное гнездо, “дизайноидами второго порядка” и поместить их между истинными моделями и дизайноидами, но, по‐моему, это только нас запутает. Следует признать, что глиняное гнездо-кувшинчик оформилось благодаря движениям конечностей, похожим на движения рук гончара. Но предпосылки создания “моделей” со всей их красотой и практичностью для решения конкретных задач совершенно разные. Человек включает свою творческую фантазию и рисует образ будущего кувшина у себя в голове или копирует модель, придуманную другим мастером. Кувшинчик осы обретает свою эстетичную форму и становится пригодным для определенных целей совсем иначе – точно по такой же схеме, по какой обретает свои очертания и функциональные особенности тело самой осы. Когда мы перейдем к обсуждению живых организмов как дизайноидов, это станет яснее.

И работу дизайнера, и подобную ей псевдомодель мы узнаем по очевидному сходству объектов. Профили на горе Рашмор явно вытесаны по замыслу художника, это скульптурные портреты президентов. Точно так же неслучайно сходство морских коньков-тряпичников с листьями подводных растений. Но помимо способов маскировки жука-“муравья” или насекомого, которое старается прильнуть к ветке дерева, в живой природе можно найти множество других удивительных примеров мимикрии. Мы нередко поражаемся степени сродства живого объекта и сделанной человеком вещи, которая выполняет те же функции. Всем известное подобие человеческого глаза и фотокамеры не нуждается в дополнительных комментариях. Лучшие инженеры – это те, кому квалификация позволяет разобраться в строении организмов животных и растений, ибо механизм, будь то машина или созданный природой дизайноид, работает эффективно, если он подчиняется определенным законам.

Зачастую живые организмы конвергируют к одной и той же форме тела не потому, что имитируют друг друга, а потому что данная форма независимо выгодна каждому из них. Ёж и тенрек (рис. 1.9) настолько похожи, что, казалось бы, нет никакого смысла рисовать обоих. Эти достаточно близкие родственники принадлежат к отряду насекомоядных. Впрочем, судя по другим признакам, они выработали свой колючий характер явно независимо друг от друга и, видимо, по одной и той же причине – иголки служат им защитой от хищников. Оба они очень напоминают землеройку, которая состоит с ними в гораздо более близком родстве, чем другие животные с игольчатым покровом[1]. На рис. 1.10 приведен другой пример. Многие животные и рыбы, которые быстро плавают вблизи поверхности воды, имеют сходную форму тела. Как сказал бы инженер, у них обтекаемый силуэт. На рисунке изображены дельфин (млекопитающее), ихтиозавр (вымершая рептилия, которую можно считать эквивалентом дельфина среди рептилий), марлин (костистая рыба) и пингвин (птица). Это называется конвергентной эволюцией.

Рис. 1.9. Животные с одинаковыми потребностями зачастую больше похожи друг на друга, чем на своих ближайших родственников. Алжирского ежа, Erinaceus algirus (а), и землеройкового ежа, Neotetracus sinensis (b), связывает близкое родство. Большой ежовый тенрек, Seifer setosus (c) – кузен длиннохвостого тенрека, Microgale melanorrachis (d).

Рис. 1.10. Конвергентная эволюция: независимое развитие обтекаемых форм. (а) Афалина, Tusiops truncates; (b) Ichthyosaurus; (c) синий [атлантический голубой] марлин, Makaira nigricans; (d) галапагосский пингвин, Spheniscus mendiculos.

Рис. 1.11. Многоножки Cylindroilus punctatus спариваются в миссионерской позе.

Далеко не всегда стоит делать какие‐то выводы из внешнего сходства объектов. Многоножки с рис. 1.11 вызовут умиление у сторонников миссионерской позы в постели (среди коих есть и не миссионеры), которые ратуют за секс лицом к лицу как якобы более человечный. Если мы и называем это конвергенцией, то она явно не связана со сходными потребностями упомянутых организмов. Скорее всего, дело в том, что количество способов расположения относительно друг друга тела самки и самца ограничено, и существует огромное количество причин, по которым может зафиксироваться один из них.

Тут мы замыкаем круг и возвращаемся к первоначальной теме чистой случайности. Иногда живые существа могут сильно напоминать те или иные объекты, однако не до такой степени, чтобы мы заподозрили какую‐то закономерность. Красное пятно на грудке лусонского куриного голубя вызывает иллюзию смертельной раны, но вряд ли это что‐либо означает. Случайно и сходство морского кокоса с женскими ягодицами (рис. 1.12а). Всегда найдется масса причин, чтобы заметить сходство – подобно тому, как мы вычерчиваем профиль Кеннеди в горном массиве. Кровавая рана на грудке голубя – всего лишь пучок красных перьев. Более сильное впечатление производит кажущаяся “мимикрия” морского кокоса. Тут уже не одна характерная примета, а две или три. Можно даже углядеть лобковые волосы. Но креативный человеческий мозг склонен всюду находить совпадения, особенно с самыми привлекательными частями тела. Думаю, это и происходит, когда мы разглядываем морской кокос и узнаем лицо Кеннеди в очертаниях скалы.

Рис. 1.12а. Случайное совпадение форм в природе: морской кокос.

Рис. 1.12b. Случайное совпадение форм в природе: бражник “мертвая голова”, Acherontia atropos.

Ту же картину мы наблюдаем в случае с бабочкой из семейства бражников, которую называют “мертвая голова” (рис. 1.12b). Наш мозг прямо‐таки одержимо ищет сходство с лицами, на чем основана одна из самых эффектных иллюзий, хорошо знакомая психологам. Если вы возьмете обычную карнавальную маску, обратив ее внутренней стороной к другому человеку и подставив сзади фон, так чтобы глаза четко выделялись, скорее всего, ваш оппонент увидит нормальное лицо. Если затем вы начнете медленно поворачивать маску из стороны в сторону, последует весьма странное явление. Не забудьте, что мозг наблюдателя “думает”, что видит лицо, хотя на самом деле перед ним вогнутая маска. Когда маска наклоняется влево, согласовать информацию, которая передается от глаз маски, с тем, что мозг воспринимает маску как лицо, можно только предположив, что оно движется в противоположном направлении. Это и есть обман зрения. Кажется, будто лицо поворачивается в направлении, противоположном реальному направлению вращения.

Скорее всего, и “лицо” бражника “мертвая голова” ничего не выражает. Однако я должен добавить, что Роберт Трайверс, один из самых авторитетных ученых в области теории эволюции, ныне работающий в Ратгерском университете в Нью-Джерси, полагает, что маски на спинке насекомых – это результат их стремления напугать потенциальных хищников – например птиц; мы трактуем рисунок бабочки как человеческое лицо, но с тем же успехом это может быть обезьянья морда. Может, он и прав, и в таком случае я должен отнести этот пример к рубрике “дизайноиды”. То же самое, хотя и по другой причине, можно сказать и про японского краба-самурая, еще одного имитатора “с человеческим лицом”. Рисунок на его панцире напоминает – надо сказать, даже слишком напоминает – лицо разъяренного японского воина. По легенде, много веков назад японские рыбаки, как и все люди, склонные в любом узоре находить знакомые черты, разглядели на спине некоторых крабов намек на лицо. Из суеверия или из уважения к такому образу рыбаки не хотели губить крабов, похожих на людей – тем более, наверное, на самураев, – и отпускали их обратно в море. Благодаря этим верованиям и антропоморфному рисунку было спасено много крабьих жизней, и в результате потомство крабов с наиболее четко выраженной специфической “гуманоидной” окраской составляло непропорционально большую часть каждого следующего поколения. Таким образом, в каждом следующем поколении усиливалось сходство рисунка с человеческим лицом.

Обдумывая, как бы найти подходящий каменный нож, мы сошлись на том, что лучше всего было бы внимательно осмотреть все камни в мире и отбросить тупые – каковых наверняка окажется подавляющее большинство. Походите по каменистым осыпям и карьерам, и вам наверняка попадется камень не только достаточно острый, но и с более или менее удобной ручкой. Мы не погрешим против истины, если скажем, что в фармацевтической отрасли так и происходит – огромное множество веществ синтезируют наугад, прежде чем отобрать для тестирования те немногие, что, может быть, окажутся действенными. Однако мы пришли к выводу, что добывать себе орудия труда путем поисков крайне нерационально. Куда разумнее обтесать или заточить подходящий материал – камень или сталь. Но живые объекты с признаками моделирования – так называемые дизайноиды – возникают иначе. В конечном итоге они формируются в процессе, который гораздо ближе к изыскательскому, хотя по основным признакам отличается от поиска как такового.

У камня есть еще одно, возможно, не самое важное свойство, но давайте все же поговорим о нем и о его следствиях. У камней не может быть потомков. Похожие на них дети, если бы они родились, унаследовали бы от родителей способность иметь детей. Это означает, что в следующих поколениях у них были бы внуки и правнуки. Вы скажете, что это умозрительные рассуждения? Не совсем. Позвольте обратить ваше внимание на другие объекты, тоже острые по случайному стечению обстоятельств, но способные производить потомство.

Жесткие края плоских листьев тростниковых растений довольно острые. Вероятно, это непредвиденный побочный эффект развития других свойств листа. О тростниковый лист можно серьезно пораниться, но он не настолько хорошо заточен, чтобы это могло показаться нам преднамеренным. Конечно, попадаются листья более острые, чем другие, и можно обшарить берег в поисках самого травмоопасного листа. С этого момента камни нам больше не нужны. Вы сможете не только резать своим тростниковым ножом, но и выращивать ему подобные! Или разводить другие растения, которые вы нарвали себе на ножи. Cамым острым обеспечьте возможности для перекрестного опыления, тупые уничтожьте – делайте что хотите, но следите за тем, чтобы растения с наиболее острыми листьями размножались как можно лучше. Не сразу, поколение за поколением. Со временем вы увидите, что одни листья режут хорошо, другие похуже, но в среднем тростник стал острее. Возможно, за сто поколений вам удастся вывести вполне качественную бритву. Если вы поставите своей целью добиться не только остроты, но и жесткости растительного “лезвия”, то вы рискуете рано или поздно нечаянно перерезать себе глотку. В известном смысле вы не сделали ничего – не пилили и не строгали, не лепили из глины, не затачивали инструмент, а просто искали объект с нужными свойствами и нашли самый подходящий. Острые листья отобрали, мягкие выбросили. Камни с режущим краем вы тоже находили, но во втором случае есть одно существенное отличие – это кумулятивный процесс. Камни не дают потомства, в то время как листья – точнее, растения – порождают другие листья. Обнаружив в очередном поколении самое острое лезвие, вы не просто пользуетесь им, пока оно не затупится. Вы добиваетесь воспроизводства и передачи его лучших качеств следующим поколениям, усиливаете их и тем самым извлекаете дополнительную выгоду. Это бесконечный накопительный процесс. Вы по‐прежнему занимаетесь только поисками, но поскольку генетические механизмы наследования обеспечивают кумулятивный (накопительный) эффект, т. е. дальнейшее развитие признака, лучший образец из более позднего поколения лучше самого лучшего образца из предыдущего поколения. Как мы узнаем в третьей главе, это и подразумевается под восхождением на гору Невероятности.

Рецепт выведения тростника с улучшенными режущими свойствами – выдумка, которая помогла нам обрисовать проблему. Все растения на рис. 1.13 происходят от одного вида – дикой капусты, Brassica oleracea. Это ни на что не похожее растение на самом деле и капусту напоминает слабо. Люди довольно быстро модифицировали его в несколько совершенно разных огородных растений. То же самое произошло с собаками (рис. 1.14). Хотя гибриды собак с шакалами и собак с койотами и существуют, в настоящее время большинство ученых полагает, что предками домашних собак всех пород были волки (вверху слева), жившие, вероятно, несколько тысяч лет назад. Человек словно бы использовал волчью плоть в качестве глины. Конечно, никто не месил и не формовал волков в буквальном смысле, чтобы вылепить себе гончую или таксу. Люди сделали это путем кумулятивного (накопительного) поиска – или, если оперировать более привычными терминами, селекционного скрещивания и искусственного отбора. Заводчики гончих нашли особей с качествами гончих собак чуть выше среднего. Получили щенков от них, отобрали лучших из одного помета, и так далее. Безусловно, в реальности все было не так примитивно, и заводчики не представляли себе заранее, как должен выглядеть пес современной гончей породы. Может, им просто понравился экстерьер, который мы теперь видим у гончих собак, а может, эти внешние физические данные сформировались спонтанно при попытках добиться каких‐то других качеств, например, способности гнать зайцев. Но будь то гончая, такса, датский дог или бульдог, процесс их выведения скорее напоминал поиск, а не лепку. Впрочем, все‐таки не только поиск, так как от поколения к поколению происходило кумулятивное усиление тех или иных свойств. Вот почему я называю это кумулятивным поиском.

Рис. 1.13. У всех этих овощей общий предок – дикая капуста, Brassica olearacea; сверху слева по часовой стрелке: брюссельская капуста, кольраби, полевая капуста, полукочанная капуста, цветная капуста, савойская капуста.

Рис. 1.14. Возможности селекции при выведении пород собак. Люди вывели все эти породы от волка (вверху), их общего дикого предка; сверху вниз: датский дог, английский бульдог, гончая, длинношерстная такса, длинношерстная чихуахуа.

Что‐то можно отыскать случайно. Дизайнерские вещи нельзя просто так найти, их надо смоделировать, отлить, вылепить, собрать или выточить – вещь обретает свой конечный вид постепенно. Дизайноиды – это продукты кумулятивного поиска, как в случае с собаками и капустой, когда ищет человек, так и в случае, когда отбирает (например, акул) среда обитания. Благодаря законам наследственности, случайные усовершенствования, которые можно обнаружить в каждом поколении, аккумулируются (усиливаются) в чреде поколений. Через много поколений кумулятивного поиска может сформироваться такой дизайноид, что мы ахнем от восхищения, любуясь великолепной “моделью”. Но модель эта будет ненастоящая, так как процесс ее формирования принципиально отличается от истинного конструирования.

Неплохо было бы посмотреть, как развивались события в то или иное время. Собачий век гораздо короче человеческого, но все равно нашей жизни не хватит на то, чтобы хоть в какой‐то степени ускорить эволюцию собак. Люди вывели чихуахуа в десять тысяч раз быстрее, чем природа вырастила волков из их насекомоядных предков, живших в эпоху вымирания динозавров и размером не превосходивших чихуахуа, хотя внешне и не похожих на комнатных собачек. Но все равно искусственный отбор реальных живых существ – по крайней мере, более крупных, чем бактерии – продвигается слишком медленно для того, чтобы можно было продемонстрировать эти интригующие превращения нетерпеливым и далеко не вечным людям. Можно многократно ускорить их с помощью компьютера. Эти быстродействующие машины, при всех своих погрешностях, способны смоделировать все, что поддается точному описанию, в том числе процессы размножения, такие как, например, у животных и растений. Если воспроизвести процесс передачи признаков по наследству – а это основополагающее свойство жизни – и предусмотреть возможность случайных мутаций, то на ваших глазах развернется фантастическая картина отбора на протяжении нескольких сотен поколений животных или растений. Впервые я описал это в своей книге “Слепой часовщик”, использовав одноименную программу. Она позволяет вывести на экране путем искусственного отбора так называемые компьютерные биоморфы.

Мы полагаем, что все собаки произошли от волка, и все компьютерные биоморфы точно так же происходят от общих предков, примерно таких: . Человек видит на экране монитора целые выводки различных особей со случайными “генетическими мутациями” и выбирает те, от которых ему хотелось бы получить потомство. Здесь необходимо кое‐что пояснить. Прежде всего, что такое потомство, гены и мутации по отношению к компьютерным объектам? У всех биоморфов имеется одна и та же “эмбриология”. Они строятся в основном за счет ветвления, так же как деревья или целая серия таких деревьев, объединенных друг с другом. Параметры дерева (или деревьев) – количество ветвей, их длина и углы, под которыми они расположены, – регулируются “генами”, в данном случае цифрами. Гены настоящих деревьев, как и наши собственные или гены бактерий, представляют собой закодированные послания, записанные на языке ДНК. ДНК копируется из поколения в поколение с высокой, если не с идеальной точностью. В каждом поколении ДНК “считывается” и влияет на вид животного или растения. На рис. 1.15 показано, как изменение всего лишь нескольких генов влияет на форму настоящего живого или компьютерного биоморфного дерева за счет изменения запрограммированных правил роста отпочковывающихся ветвей. Гены биоморфов составлены не из ДНК, но для решения нашей задачи этим отличием можно пренебречь. ДНК – это закодированная в цифрах информация, подобно цифровой информации в компьютере, и цифровые “гены” переходят из поколения в поколение биоморфов точно так же, как настоящая ДНК – в живом организме.

Потомство биоморфа, если таковое появится, унаследует все гены родителя – единственного, так как половые контакты отсутствуют, – но возможны случайные мутации. Мутация – это спонтанное увеличение или уменьшение цифрового значения гена. Поэтому если у детки цифровой эквивалент Гена 6 вырастет с 20 до 21, она будет походить на родителя, но ее ветки будут отходить от ствола под несколько более острым углом. В режиме “разведение биоморфов” компьютер нарисует его в центре экрана, в окружении выводка произвольно мутировавших отпрысков. Поскольку гены меняются очень мало, потомки всегда похожи на своего предка и друг на друга, но у многих есть слабые отличия, заметные человеческому глазу. Вооружившись компьютерной мышкой, человек выбирает на экране одного из биоморфов “на развод”. На экране остается только выбранный биоморф, который перемещается в центр экрана, в родительскую зону, а вокруг него появляется новая “кладка” мутантов. Переходя от поколения к поколению, селекционер может направлять эволюцию почти точно так же, как люди направляют эволюцию породы собак, только гораздо быстрее. Когда я в первый раз написал такую программу, меня поразило, в частности, как быстро может эволюционировать исходное дерево. Оказалось, что можно сфокусироваться на “насекомом”, “цветке”, “летучей мыши”, “пауке” или “самолетике”. Все биоморфы с рис. 1.16 являются конечными продуктами сотен ступеней воспроизводства в процессе искусственного отбора. Разведение видов происходит в компьютере, поэтому можно за считанные минуты пробежаться по многим поколениям. Эта программа позволяет за несколько минут игры на современном быстродействующем компьютере наглядно представить себе и ощутить на практике, что такое дарвиновский естественный отбор. Биоморфы из “сафари-парка” на рис. 1.16 напоминают мне ос, бабочек, пауков, скорпионов, плоских червей, вшей, а также других “созданий”, которые выглядят вполне “биологически”, несмотря на то, что не имеют сходства ни с одним реально существующим на нашей планете видом. Впрочем, все они родственники деревьев, среди которых обитают, и эскадры “самолетиков”, выстроившейся в правом верхнем углу. Их объединяют близкие родственные связи. У всех по шестнадцать генов. Отличаются они только численно закодированными значениями генов. Можно заниматься их селекционным разведением – переходить от одной особи к другой в зоопарке сафари или к миллиарду других возможных биоморфов. Последняя версия программы позволяет выводить цветные биоморфы. Она основана на старой программе, но предлагает более совершенную “эмбриологию” и новые гены, которые задают окраску ветвей. Кроме того, есть гены, определяющие форму каждой ветки – линию, прямоугольник или овал, ее заполнение (ветка может быть сплошной или полой) и интенсивность оттенка. Работая с цветной версией, я бродил по дорожкам эволюции не только среди насекомых и скорпионов, но и среди цветов и каких‐то абстрактных рисунков, которые неплохо смотрелись бы на обоях или на плитке в ванной комнате (рис. 1.17). Моя жена Лалла Уорд вышила один из этих рисунков на накидке для кресла – по стежку вместо каждого пикселя.

Рис. 1.15. Рисунки настоящих и компьютерных биоморфных деревьев показывают, как может измениться форма вида из-за незначительной коррекции механизма роста. Крона одних деревьев обвисает, как у плакучей ивы, в то время как другие устремляются ввысь, как пирамидальный тополь.

Рис. 1.16. “Зоопарк” черно-белых биоморфов, выведенных в программе “Слепой часовщик”.

Биоморфы “выведены” человеком. В этом смысле они подобны капусте и собакам. Однако искусственный отбор предполагает участие селекционера – человека, а это не является главной темой моей книги. Вслед за Дарвином я рассматриваю искусственный отбор в качестве модели совсем другого процесса – естественного отбора. Пора наконец поговорить собственно о нем. Естественный отбор происходит примерно так же, как искусственный, но без вмешательства человека. Здесь не человек, а сама природа “решает”, кому из потомства продолжить свой род, а кому умереть. Я поставил кавычки не просто так, ибо на самом деле природа не принимает осознанных решений. Банальная, казалось бы, истина, но вы не поверите, если вам сказать, сколь многие уверены в том, что естественный отбор сродни личному выбору. Это в корне не так. На самом деле просто вероятность гибели одних потомков достаточно велика, а другие обладают какими‐то свойствами, которые помогают им выжить и дать потомство. Поэтому в среднем типичные представители популяции из поколения в поколение становятся все лучше и лучше в искусстве выживания и размножения. Я должен уточнить, что “всегда лучше” справедливо при сравнении с каким‐то абсолютным стандартом. На деле, впрочем, отбор не всегда настолько эффективен, потому что их жизни всегда угрожают особи других видов, которые тоже эволюционируют и становятся более жизнеспособными. Можно выработать качества, которые помогают спастись от зубов и когтей хищника, но ведь и хищники тоже совершенствуют свои охотничьи качества, так что в конечном итоге ничего не выиграешь. Своего рода “эволюционная гонка вооружений” – тема интересная, но мы забегаем вперед.

Смоделировать на компьютере искусственный отбор не так сложно, и биоморфы – прекрасный тому пример. Моя мечта – воспроизвести еще и естественный отбор. В идеале я хотел бы создать условия для эволюционной борьбы, чтобы возникающие на экране “хищники” и “жертвы” побуждали друг друга к прогрессивному развитию, а мы просто наблюдали бы за их соперничеством. К сожалению, это непростое дело, и вот почему. Я говорил, что отдельные особи из потомства обречены на гибель, и вроде бы легко спровоцировать их насильственную смерть. Но цифровая тварь должна погибнуть от каких‐либо нестандартных дефектов – например из‐за коротких ног, не позволяющих ей убежать от хищника, – тогда смерть на экране будет выглядеть натурально. У некоторых насекомоподобных биоморфов с рис. 1.16 есть похожие на ножки отростки. Но они не пользуются своими “ножками”, и хищников вокруг них нет. Нет и жертв или растительной пищи. В их мире не бывает ни болезней, ни плохой или хорошей погоды. Теоретически мы могли бы включить любой из этих факторов риска. Но запрограммированная угроза будет столь же искусственной, как и сам искусственный отбор. Нам придется что‐то предпринять – скажем, постановить, что длинным и тонким биоморфам легче уйти от преследования, чем коротким и толстым. Велеть машине измерить биоморфы и отобрать для дальнейшего разведения самых поджарых и голенастых – дело нехитрое. Но тогда процесс эволюции лишится интриги. Мы просто увидим, что по мере смены поколений особи становятся все более долговязыми. С тем же успехом мы могли бы просто на глазок прикинуть, какие из биоморфов тоньше и длиннее. Нет спонтанности, характерной для естественного отбора, которой можно было бы достичь при адекватной имитации.

В естественных условиях селекционный процесс намного сложнее. В каком‐то смысле он очень запутан, но с другой стороны – предельно прост. Для начала прогресс в каком‐то одном направлении – в частности, в направлении увеличения длины ног – возможен до определенного предела. В живой природе ноги могут оказаться и чересчур длинными. Они больше подвержены переломам, да и через подлесок продираться тяжело. Слегка пораскинув мозгами, мы можем предусмотреть в программе переломы и кусты. Можно встроить элементы физики перелома – найти способ отобразить линии напряжения, прочность на разрыв, коэффициент упругости; если разобраться в сути явления, можно воспроизвести что угодно. Проблему для нас представляет то, чего мы не знаем и о чем не подумали, то есть почти все. Мы упускаем из виду не только оптимальную длину конечностей и бесчисленное множество факторов, от которых она зависит. Мало того, длина ног – лишь один из многих взаимосвязанных признаков, который взаимодействует с другими признаками ног, а также с массой признаков других частей тела, влияющих на выживаемость особи. Это и толщина ног, и их жесткость, хрупкость, способность выдерживать вес, разница по толщине вверху и внизу, количество суставов и собственно ног. И это только то, что касается конечностей. Выживет животное или нет, зависит также от всех остальных частей и элементов его организма.

Пока программист пытается ввести все параметры в теоретическую задачу выживаемости компьютерных зверей, он вынужден сам принимать судьбоносные решения. По-хорошему, надо бы воспроизвести все физиологические и экологические условия, включая имитации хищников, жертв, растений и паразитов. В свою очередь, все эти виртуальные виды должны обладать способностью к изменчивости. Самый простой способ избавиться от необходимости думать самим – это вовсе отказаться от компьютера и смастерить трехмерных роботов, которые гонялись бы друг за дружкой в реальном трехмерном мире. Но тогда дешевле было бы сдать компьютер в утиль и наблюдать за живыми зверями и растениями – то есть вновь оказаться на исходной позиции! Доля шутки тут меньше, чем кажется. Я еще вернусь к этому позже. Тем не менее, мы можем еще кое‐что сделать на компьютере, хотя и не с биоморфами.

Биоморфы трудно поддаются естественному отбору в основном потому, что они состоят из светящихся пикселей, расположенных на плоском экране. Двухмерный мир во многих отношениях не пригоден для отображения физических закономерностей реальной жизни. Остроту зубов хищника и прочность защитного панциря жертвы, мышечную силу нападающего хищника и смертоносную силу яда – все эти свойства не передашь двухмерными пикселями. Самих хищников и их жертвы можно показать на плоском экране естественным путем, без особых ухищрений, но можно ли рассчитывать на отображение их реальной жизни? По счастью, можно. Я уже говорил о паутине в связи с псевдомоделями природных ловушек. Пауки, как и все представители животного мира, обладают трехмерными телами и живут в обычном, сложно устроенном физическом пространстве. Но их хищнические повадки отличаются одной особенностью, чрезвычайно удобной для представления на плоскости. Типичная круговая паутина – это в сущности плоская фигура. Насекомые, которые угодили в сети, перемещаются по третьей оси, но в критический момент, когда они попадают в ловушку или вырываются на свободу, драма разворачивается в двухмерной плоскости паутины. Лучшего примера для красивой имитации естественного отбора на плоском экране монитора и не подберешь. Следующую главу мы большей частью посвятим паучьим сетям: начнем с обсуждения настоящей паутины, а затем перейдем к ее компьютерным аналогам и превращениям в процессе виртуального “естественного отбора”.

Глава 2
Шелковые путы

Чтобы систематизировать наши представления о жизни какого‐либо существа, полезно напрячь воображение – даже позволить себе поэтическую вольность – и подумать, с каким комплексом задач и препятствий сталкивается это существо или, если угодно, его гипотетический “создатель”. Первым делом надо поставить исходную задачу и поискать разумные решения. Затем можно посмотреть, чем, собственно, занимаются наши подопечные. После этого мы, вероятно, увидим, какие еще проблемы встают перед животным данного вида, и так далее. Во второй главе “Слепого часовщика”, посвященной летучим мышам и их искусному владению методами эхолокации, я так и делал. Теперь я последую той же логике, чтобы изучить функции паутины. Отметим, что, изучая один вопрос за другим, мы не прослеживаем весь жизненный цикл живого существа. Если мы и говорим о продвижении во времени, то по эволюционной временной шкале, но иногда мы будем перемещаться не по оси времени, а по логической цепочке.

Наша первейшая задача – найти эффективный способ ловли насекомых для пропитания. Один из вариантов – летать побыстрее. Подняться в воздух, как сама потенциальная добыча. Летать как можно быстрее с разинутым ртом, зорко вглядываясь в цель. Это подходит стрижам и ласточкам, но требует немалых затрат на оснащение для скоростных полетов и маневрирования, а также “умных” систем навигации. Так действуют и летучие мыши, только они охотятся ночью и находят цель с помощью звукового эха, а не световых лучей.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «ЛитРес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.

Примечания

1

Ситуация, когда родственные организмы независимо приобретают в ходе эволюции сходную форму, называется параллелизмом. Пример с ежом и тенреком – пример параллельной эволюции. – Прим. научного редактора.

Вернуться