Этот правый, левый мир

Глава 7. Растения и животные

Поскольку во Вселенной рассеяны миллиарды галактик и в каждой из них — миллиарды звезд, разумно предположить, что вокруг многих звезд обращаются планеты и на некоторых из них должна быть жизнь. «Печальное зрелище!» — восклицал Томас Карлейль, когда рассуждал о возможности существования миллионов планет во Вселенной. «Если они населены, то сколько там зла и глупости, а если безлюдны — сколько места пропадает!»

В настоящий момент никто не знает, встречается ли жизнь, хоть в какой-то форме, по всей Вселенной или она ограничена только нашей Галактикой или даже нашей Солнечной системой. Мы даже не знаем, существует ли жизнь на Марсе и Венере — ближайших к Земле планетах. Однако быстро приближается время, когда на некоторые из этих вопросов будет получен ответ.

Не пройдет и десятилетия, как по Марсу и Венере поползут наши роботы, передавая на Землю то, что они там «видят». Конечно, космонавты скоро начнут исследовать нашу ближайшую соседку Луну, но условия там слишком суровы, и никто всерьез не ожидает, что на Луне существует хоть какая-то жизнь.

Предположим, что некоторые формы жизни развились на Марсе — условия на этой планете ближе всего к земным. Будут ли эти формы резко отличаться от всего того, например, что в состоянии придумать писатели-фантасты? Или у них будут черты, общие с жизнью, которую мы знаем? На эти темы, конечно, можно лишь фантазировать, но что касается вопросов симметрии, то тут мы можем сделать некоторые обоснованные предположения. На Земле жизнь зародилась в сферически симметричных формах, а потом стала развиваться по двум главным направлениям: образовался мир растений, обладающих симметрией конуса, и мир животных с билатеральной симметрией. Есть веские основания считать, что эволюция на любой планете, раз начавшись, будет происходить подобным же образом.

Простейшие одноклеточные существа плавали в море во взвешенном состоянии без ясно выраженного направления, их постоянно переворачивало, а сферически симметричная форма была естественной. Но, как только эти существа закреплялись за дно моря или за сушу, у них сразу появлялась ось направления верх — низ.

Корень любого растения можно сразу же отличить от его верхней части. Но ни в море, ни в воздухе нет ничего такого, что позволяло бы различать направления справа — налево и вперед — назад. Именно по этой причине все растительные формы имеют в общем-то коническую симметрию: у них нет горизонтальной плоскости симметрии, но зато есть бесчисленное множество вертикальных плоскостей. У дерева, например, есть очевидные вершина и основание, но вряд ли кто отличит у дерева переднюю часть от задней или правую от левой.

Большинство нераспустившихся цветов обладает почти конической симметрией. Плоды иногда бывают сферически симметричными (без учета плодоножки, соединяющей его с растением) — это апельсины, дыни, кокосовые орехи и т. д. Цилиндрическую симметрию (бесконечное множество плоскостей симметрии, проходящих через общую ось, и одна плоскость, перпендикулярная этой оси и делящая ее пополам) имеют такие плоды, как виноград и кабачки; яблоки и груши обладают конической симметрией. (И цилиндрическую и коническую симметрии биологи называют «радиальной симметрией».) Бананы билатерально симметричны. Из-за искривления банан можно разрезать на зеркальные половинки только вдоль одной плоскости.

Существуют ли в растительном мире примеры асимметрии, то есть полного отсутствия плоскостей симметрии? Да, и наиболее разительные примеры такого рода — растения спиральной формы. Как мы узнали из предыдущих глав, спираль нельзя совместить с ее зеркальным изображением. Она, следовательно, может существовать в двух отчетливо различающихся формах: правая спираль, примером которой служит шуруп, врезающийся в дерево, если его вращать по часовой стрелке, и левая спираль — зеркальное изображение правой. Спиральность встречается в растительном мире сплошь и рядом, не только в стеблях и усиках, но и в строении бесчисленного множества зерен, цветов, шишек и листьев, а также в самом расположении листьев на стеблях.

В наиболее правильной форме спиральность проявляется у ползучих и вьющихся растений. Большинство вьющихся растений, поднимаясь по стволам и стеблям других растений, завивается в правую спираль, но известны тысячи видов, вьющихся в противоположную сторону. У некоторых видов существуют и правая, и левая спирали, но обычно направление вращения для данного вида фиксировано и никогда не меняется. Жимолость, например, всегда образует левую спираль, семейство вьюнков (из них широко известен вьюнок пурпурный) — всегда правую. Если два растения одинаковой спиральности переплетаются, обвивая друг друга, то получается довольно правильная двойная «пружина», а если спиральность разная, то образуется безнадежно запутанный клубок. Буйное лево-правое сплетение вьюнка и жимолости, например, всегда пленяло английских поэтов.

В 1617 году Бен Джонсон написал в стихотворении «Очаровательное видение»:

У Шекспира в первой сцене четвертого акта пьесы «Сон в летнюю ночь» королева Титания говорит Основе (голова которого была превращена Пэком в ослиную):

В недавнее время очаровательную песню о любви вьюнка и жимолости написал лондонский поэт Майкл Флэндерс (сам, между прочим, левша), а на музыку эту песню положил его друг Дональд Суонн. Во время посещения Музея естественной истории в Кенсингтоне Флэндерс был поражен экспозицией, рассказывающей о повадках «правых» и «левых» вьющихся растений. Так и родилась его песня «Неудачный союз».

Вьющиеся растения образуют спираль, не только обвиваясь вокруг других предметов. Их стебли скручены в том же направлении. Иногда два или несколько стеблей одного и того же растения свиваются друг с другом, образуя подобие веревки. Бегнониевые[13], например, стремятся образовывать тройные спирали, закрученные вправо, а жимолость — двойные спирали, закрученные влево. Иногда кора на стволах буков, каштанов и других деревьев образует ярко выраженный спиральный узор, который у растений одного и того же вида может завиваться как вправо, так и влево.

Животные, неспособные двигаться самостоятельно и развивающиеся на одном месте, например морские анемоны, обладают обычно радиальной симметрией конического типа, подобно большинству растений. Медленные, малоподвижные животные — иглокожие (морские звезды, морские огурцы) и медузы — точно так же имеют коническую симметрию. Они пассивно плавают в море или лежат на дне, где и пища и опасность приближаются к ним с одинаковой вероятностью со всех сторон. Однако, как только данный вид приобретает способность передвигаться достаточно быстро, у животных этого вида неизбежно появляются свои особенности строения, позволяющие отличить заднюю сторону от передней. В море, например, способность быстро передвигаться в поисках пищи дает животному большое преимущество перед неподвижными и малоподвижными формами жизни. Рот, очевидно, более эффективен, когда он расположен в передней части тела, а не в задней. Одной этой черты — положения рта, — конечно, уже вполне достаточно для того, чтобы отличить переднюю часть тела рыбы от задней (или, как предпочитают говорить биологи, цефальную часть от каудальной). Другие части организма, глаза например, тоже более полезны впереди, около рта, чем сзади. Рыба хочет видеть, куда она плывет, а не где она только что была. Иными словами, сам факт движения в водной среде с неизбежностью привел к тому, что силы, управляющие эволюцией, создали у морских животных черты, отличающие переднюю часть тела от задней.

В то же время сила тяжести вызывает появление различий между верхней и нижней половинами тела, или, если снова обратиться к языку биологов, между дорсальной и вентральной половинами. Когда, например, человек выпрямляется, тогда, конечно, дорсальная и вентральная стороны становятся у него передней и задней, а цефальная и каудальная — верхней и нижней, но в настоящей главе мы ограничиваемся рассмотрением морских животных. А как обстоит дело с правым и левым? Подумав немножко, можно понять, что у морских животных нет различий между правой и левой сторонами. С точки зрения плывущей рыбы направления вперед и назад отличаются очень сильно — сюда она плывет, а оттуда приплыла. Заметная разница существует и между направлениями вверх и вниз. Всплывая, рыба достигает поверхности моря. Опускаясь, натыкается на океанское дно. Но не все ли ей равно — повернуть направо или налево? Повернув направо, она обнаруживает то же самое море с тем же самым содержимым, что и при повороте налево. Нет силы, подобной силе тяжести, которая бы действовала вдоль одного определенного горизонтального направления. Именно по этой причине разные части тела рыбы — глаза, плавники и т. д. — развиваются одинаково справа и слева. Если бы способность смотреть лишь в одну сторону, в правую например, давала плывущей рыбе какие-то преимущества, то у рыб был бы только один глаз — справа. Однако такого преимущества нет. Легко понять, почему сохранилась только одна плоскость симметрии, разделяющая рыбу на правую и левую зеркально симметричные половинки.

Когда пресмыкающиеся (Reptilia) выползли на сушу и превратились в процессе эволюции в птиц и млекопитающих, то и в новой обстановке не было ничего такого, из-за чего стоило бы изменить билатеральную симметрию. Направления вверх и вниз оказывали теперь еще большее влияние на строение тела животного, поскольку для передвижения по земле требовались конечности. Болтающиеся в воздухе ноги принесли бы мало пользы! Конечно, различие между направлениями вперед и назад сохранило всю свою важность. Что касается правой и левой сторон, то в этом отношении и на суше и в воздухе сохранялась та же симметрия, что и в море. Зверь в джунглях или птица в небе видят, что окружающая обстановка слева и справа примерно одинакова. Нетрудно понять, почему тела животных, обитающих на суше и в воздухе, сохранили ту же билатеральную симметрию, что и тела морских животных. Г. С. М. Коксетер в своей прекрасной книге «Введение в геометрию»[14] напоминает, что именно эту билатеральную симметрию Уильям Блэйк описал в известных строках:

Из-за общей симметрии Земли и действующих на нее сил трудно представить себе и в будущем какие-нибудь обстоятельства, которые могли бы изменить этот фундаментальный тип симметрии строения тел животных. Малейшее отклонение от билатеральной симметрии, например потеря правого глаза, сразу окажет отрицательное влияние на способность выживания любого животного. Враг может незаметно подкрасться к нему справа!

Теперь мы в состоянии понять, почему животные на других планетах, если они там есть, способные к передвижению по морю, атмосфере или по суше, скорее всего тоже будут иметь билатеральную симметрию. На другой планете, как и на Земле, тело животных будет приобретать симметричность под воздействием тех же самых факторов. Сила тяжести обеспечивает принципиальное различие между верхом и низом. А право-левая симметрия сохранится, поскольку между правым и левым направлениями принципиальной разницы нет.

Можем ли мы пойти дальше? Следует ли ожидать более детального сходства внеземных существ с жизнью в той форме, которую мы знаем? Да, следует. В неведомых морях чужой планеты независимо от их химического состава трудно представить созданный в процессе эволюции движитель более простой, чем хвост и плавники. Предположение о том, что эволюция изберет именно такой движитель, подтверждается тем, что даже на Земле он возникал в нескольких случаях независимо. Плавники и хвост появились у рыбы. Потом некоторые рыбы превратились в амфибий, выбрались на сушу и стали пресмыкающимися. Затем рептилии в процессе развития превращались в млекопитающих. Но когда некоторые млекопитающие вернулись в море, став в конце концов китами и тюленями, их конечности снова превратились в плавники, а хвост — в подобие винта и руля.

Трудно представить себе также более простой способ летать по воздуху, чем с помощью крыльев. И опять-таки даже на Земле крылья в процессе эволюции образовались несколькими независимыми путями. Получили крылья и поднялись в воздух пресмыкающиеся. То же самое произошло с насекомыми. Некоторые грызуны, например летяги, пользуются крыльями для планирующего полета. А у другого животного — летучей мыши — вообще великолепные крылья. Некоторые виды рыб имеют плавники-крылья для планирования — они пользуются ими, чтобы спастись от нападающего хищника. Даже человек, строя самолет, снабжает его «крыльями», похожими на крылья птиц.

А есть ли способ передвижения по суше более простой, чем с помощью парных конечностей? Ноги собаки как механическая конструкция не так уж сильно отличаются от ног обычной мухи, хотя эволюционировали они совершенно различными путями. Конечно, колесо тоже очень простое устройство для передвижения, но существуют веские причины, по которым колесу трудно возникнуть в процессе биологической эволюции. Во-первых, колесо должно быть насажено на ось; при этом или само оно должно свободно вращаться на оси, или ось должна свободно вращаться относительно тела. Кроме того, способ приведения «живого колеса» во вращение представляет немалые трудности — огромную анатомическую проблему. В процессе эволюции таких существ возникли бы невероятные затруднения, но, по-моему, преодолимые. Фрэнк Баум в своей сказке «Мудрец из страны Оз»[16] придумал расу людей-колесников (Wheelers) с четырьмя ногами, похожими на собачьи, и маленькими колесиками вместо ступней. В книжке «Страшила из страны Оз» того же автора имеется птица Орк с пропеллером на конце хвоста. Если на какой-нибудь планете природа окажется в состоянии создать колесо, то там можно будет найти животных, похожих на велосипеды и автомобили, рыб, напоминающих моторные лодки, и птиц, похожих на самолеты, однако такая перспектива весьма маловероятна.

Органы чувств — глаза, уши и нос — тоже, по-видимому, возникают неизбежно, если живое существо стоит на достаточно высокой эволюционной ступени. Электромагнитные волны — идеальное средство для образования точной картины внешнего мира. Звуковые волны, передаваемые молекулами, являются дополнительным ценным источником информации об окружающей обстановке и воспринимаются ушами. Приемником отдельных молекул, воспринимаемых в виде запаха различных веществ, является нос[17]. Поскольку свет, звук и испарение молекул существуют и на других планетах, весьма вероятно, что и там эволюция «изобретет» органы чувств, чтобы позволить организму еще лучше справляться с различными обстоятельствами жизни. На Земле, например, глаз развивался не менее чем тремя независимыми путями, — это доказывает эволюция глаз позвоночных животных, насекомых и моллюсков. У осьминога исключительный орган зрения — в некоторых отношениях он даже лучше нашего. Глаз осьминога, как у человека, имеет веко, роговицу, радужную оболочку, хрусталик, сетчатку, и тем не менее развитие органа зрения осьминога происходило совершенно независимо от эволюции глаза позвоночных! Трудно найти более удивительный пример того, как эволюция, действуя двумя не связанными между собой путями, умудрилась создать два сложных инструмента, которые имеют по существу одинаковое строение и одинаковые функции.

Существует достаточно много причин, по которым целесообразно, чтобы глаза и другие органы чувств располагались рядом, образуя подобие лица. Во-первых, расположение глаз, ушей и носа вблизи рта имеет большое преимущество — здесь они приносят наибольшую пользу при поисках пищи. Точно так же выгодно иметь все эти органы ближе к мозгу. Требуется определенное время, чтобы нервный импульс прошел от чувствительных органов до мозга[18]; чем быстрее распространяется импульс, тем быстрее реагирует животное на пищу или опасность. Даже сам мозг, оценивающий и интерпретирующий данные, передаваемые органами чувств, работает как электрическая схема, как миниатюрная вычислительная машина огромной сложности. По всей вероятности, подобное сплетение нервных клеток и их волокон, по которым распространяются электрические импульсы, — единственно целесообразная форма мозга, которым наделены живые организмы.

Если живые существа на другой планете достигнут уровня умственного развития земного человека, то они, наверное, будут обладать по крайней мере некоторыми «гуманоидными» чертами. Удобно, например, иметь пальцы на концах рук. Такой ценный орган, как мозг, в целях защиты от повреждений должен быть надежно укрыт и расположен как можно дальше от земли, где удары при движении наиболее вероятны. Кларк Крэнделл, комик из Чикаго, приводил забавные рассуждения на тему, как удобно было бы иметь органы чувств не там, где они у нас располагаются: имея глаз на кончике пальца, например, можно следить за парадом из толпы, подняв руку вверх и глядя поверх голов; уши под мышками не мерзли бы в холодную погоду; имея рот на макушке, можно положить бутерброд под шляпу и есть его по дороге на работу. Нетрудно понять, почему эволюция лишила нас всех этих «удобств». Глаз на пальце слишком далек от мозга, и его легко повредить. Уши под мышками слышали бы плохо, если только не задирать постоянно руки вверх. Через рот на макушке легко ранить мозг, и потом в этом случае трудно видеть, что ешь, и т. д.

Конечно, условия жизни на разных планетах так разнообразны и всякого рода случайных факторов так много, что трудно надеяться найти на чужой планете существо, которое было бы точной копией какого-то земного вида. Никто не рассчитывает встретить на Марсе слона или жирафа. С другой стороны, жизнь в других мирах может отличаться от земной не так сильно, как некоторые склонны полагать. Быть может, чудовища, фигурирующие в научной фантастике, не так уж и далеки от действительности. Они могут не походить ни на одно земное существо, и тем не менее их сразу можно будет признать за животных. И в самом деле трудно себе представить, чтобы внеземные создания отличались от земных больше, чем земные животные между собой. Осьминог, утконос, носорог, страус и змея, если бы мы впервые увидели этих животных, показались бы нам не менее странными и невероятными, чем предполагаемые обитатели, скажем, Марса. У нас на Земле есть свой прекрасный образец космического чудовища. Это брызгун — маленький голубоватый карп, который водится в Центральной Америке; у него четыре глаза! Правда, не в полном смысле этого слова. Его огромные глаза, похожие на пузырьки, разделены непрозрачной пленкой на две половины. Хрусталик у них общий, но роговые и радужные оболочки разные. Эта небольшая рыбка (длина ее около 20 сантиметров) плавает у поверхности так, что оболочка в глазу находится точно на уровне воды. Два «верхних глаза» смотрят над водой, а два «нижних глаза» — под водой. В следующей главе мы узнаем кое-что об «асимметричной» половой жизни этого любопытного создания.

Странные существа, куда загадочнее нашего брызгуна, возможно, населяют небеса, моря и сушу других планет; но вряд ли они так уж не похожи на земных, что мы даже не сочтем их за животных, если увидим. Главный признак животного, более важный, чем любые особенности строения организма, это все-таки, по-видимому, билатеральная симметрия.