Эволюция. От Дарвина до современных теорий

Несмотря на то что фундаментальные основы теории четко прописаны, возникает множество вопросов о нашем пониманием эволюции – во многом противоречивом. Следует ли пересмотреть идею о бесцельности эволюции? Какая роль в эволюции отводится эпигенетике? Могут ли организмы сначала адаптироваться, а затем мутировать? И является ли эволюция предсказуемой?

Пришла ли пора снова вспомнить о прогрессе?

Концепция прогресса была отделена от теории эволюции… но не пора ли вернуть ее обратно?

Знаменитый палеонтолог Стивен Джей Гулд однажды задумался о том, что же произойдет, если мы сумеем перемотать пленку жизни назад. Если бы можно было повернуть время вспять на полмиллиарда лет, а затем повторить эволюцию и воочию увидеть весь процесс? Как известно, Гулд утверждал, что история жизни не повторится. Тогда мир был бы другим, и, вероятно, в нем отсутствовали бы люди.

Гулд хотел продемонстрировать, что эволюция – это не сплошной нескончаемый прогресс, а чистая случайность. Мутации происходят непредсказуемо. Половое размножение объединяет гены случайным образом. Засухи, ледниковые периоды и метеориты – все это атакует неожиданно и уничтожает самых приспособленных особей и виды.

Мы рассказываем себе истории эволюционного прогресса, но это не более чем выдумки. Жизнь создает многочисленные вариации, большая часть которых – неудачна. Тех немногих, кто смог выжить, мы называем «новым поколением», что есть грубая ошибка, приравнивающая «последнего» к «лучшему». В своей книге «Удивительная жизнь» (1989) Гулд писал: «Жизнь – это обильно ветвящийся кустарник, который постоянно подрезается беспощадным жнецом вымирания, а не лестница предсказуемого прогресса».

Гулд также порицал человеческую гордыню. Мы отнюдь не вершина эволюции, а просто еще один продукт непредвиденных обстоятельств. «Возможно, – сдержанно говорил он, – мы всего лишь запоздалая мысль, этакая вселенская случайность, один шарик на рождественской елке эволюции».

Взгляд Гулда демонстрирует ортодоксальность эволюционной теории. И все же довольно трудно смириться с интуитивным ощущением того, что жизнь действительно со временем прогрессировала. Когда-то вся жизнь была одноклеточной, но теперь один организм может содержать десятки триллионов клеток. Количество клеточных типов также возросло: с одного вида у одноклеточных организмов до 120 у млекопитающих. Размер мозга увеличился. И за последние 50 000 лет люди ускорили эту тенденцию своим собственным неровным, но мощным подъемом.

В течение многих лет небольшая, но энергичная группа исследователей пытается реабилитировать концепцию эволюционного прогресса и объяснить ее с точки зрения теории. Они надеются показать, что взгляд Гулда на эволюцию слишком мрачен, и что некоторые виды биологического прогресса не просто случайны или иллюзорны, а подчиняются законам физики. Если исследователи преуспеют, то это может привести к крупнейшим корректировкам современной теории.

Гулд и его последователи признавали, что жизнь увеличилась в размере, сложности и разнообразии. Однако ученые считали, что виной тому не прогрессивная природа эволюции.

Это все вымысел. Первая жизнь по своему определению была очень простой. По мере увеличения разнообразия некоторые организмы неизбежно усложнялись. Люди уделяют слишком много внимания сложным формам, а это потворствует вере в восходящее движение. По мнению Шона Б. Кэрролла, профессора молекулярной биологии в Висконсинском университете Мэдисона, если идти можно только вверх, то некоторые виды неизбежно туда пойдут.

Теоретики, занимающиеся вопросами развития, признают это пассивное увеличение сложности. Но они считают, что существуют также «управляемые» процессы, которые сдвигают эволюцию в сторону усложнения. Джон Смарт, участник исследовательской группы по эволюции, сложности и познанию в Брюссельском свободном университете (Бельгия) и ведущий мыслитель в этой области, утверждает, что эволюция и развитие могут быть согласованы. Тогда мы сможем определить прогресс в объективных терминах и объяснить истоки его появления. Довод Смарта и других теоретиков подкреплен как минимум четырьмя аргументами.

Первый направлен на новый ход мыслей о прогрессе – концепции, которую чрезвычайно сложно охарактеризовать, потому как точное ее определение зависит от самого определяющего. Например, большая сложность кажется ценной для нас. Однако многие организмы, особенно паразиты, наиболее успешно реализуются именно благодаря снижению сложности.

Внедрение нового определения в основы физики стало бы одним из возможных способов решения этой проблемы.

Рис. 8.1. Увеличение плотности энергии: чем старше Вселенная, тем сложнее развитые системы (Eric J. Chaisson, Harvard University).

Эрик Чейссон, астрофизик из Гарвардско-Смитсоновского центра астрофизики (Кембридж, штат Массачусетс), выдвинул идею плотности потоков энергии – меры того, сколько энергии протекает через каждый грамм живой системы в секунду. Несмотря на свою впечатляющую мощность, звезда, например, имеет куда меньшую плотность потоков энергии (2 эрга на грамм в секунду), тогда как данный показатель у комнатного растения находится в пределах 3000–6000 эргов на грамм в секунду. Это явно нарушает законы логики. Но затем вы вспоминаете, что звезды – это просто газовые шарики.

Наиболее комфортно люди чувствуют себя при базовой плотности потоков энергии в 20 000 эргов на грамм в секунду. Тем же методом можно измерить и общество. Чейссон подсчитал, что средняя плотность потоков энергии в обществе охотников-собирателей составляет 40 000 эргов на грамм в секунду, а технологические общества пользуются 2 миллионами эргов на грамм в секунду.

Чейссон уверен, что плотность потоков энергии является универсальной мерой сложности всех упорядоченных систем – от планет и звезд до животных и обществ. Кроме того, в графике зависимости плотности потоков энергии упорядоченных систем от времени их первого появления в истории Вселенной кривая стремится вверх. А это указывает на общее увеличение сложности с течением времени (см. рис. 8.1).

Второй аргумент касается термодинамики. На первый взгляд, второй закон термодинамики – это мутное дело. Вроде как он гласит, что увеличение беспорядочности неизбежно и необратимо, а во Вселенной истощаются запасы энергии, необходимой для создания и поддержания таких сложных сущностей, как живые существа.

Буквальное прочтение этого закона намекает на то, что восхождение жизни крайне маловероятно. Однако после детальных прочтений закона можно утверждать, что локальное увеличение сложности не просто разрешено законом, но и необходимо, а порядок может возникать – и возникает! – спонтанно из хаоса.

Физик Дж. Мигель Руби из Барселонского университета (Испания) считает, что, строго говоря, второй закон термодинамики применим только к равновесным системам, то есть к состоянию, в котором ничего не меняется. Это условие редко присутствует во Вселенной. Например, Земля нагревается Солнцем, что создает на ее поверхности градиенты потенциала. Там, где присутствуют градиенты потенциала, могут возникать очаги сложности, даже если сама система в целом находится в полной беспорядочности. Эти очаги готовят плацдарм для дальнейшего усложнения системы. Таким образом, градиенты потенциала создают некую лазейку во втором законе термодинамики, и эта лазейка помогает жизни возникать и развиваться.

Аргумент номер три – конвергентная эволюция, которая предлагает взглянуть на аргумент Гулда под другим углом и допустить, что лента жизни действительно перезаписывалась много раз. По крайней мере, частично. Очень часто совершенно разные виды, обитающие в идентичных условиях, развивались обособленно и похожими способами.

В своей книге «Чего хотят технологии» (Viking Press, 2010) Кевин Келли, главный редактор журнала Wired, приводит множество примеров конвергентной эволюции в доказательство своего аргумента о том, что результаты эволюции – к которым он причисляет и технологии – вовсе не случайны. Маховые крылья независимо развились у птиц, летучих мышей и птеродактилей. Дельфины, летучие мыши и несколько видов пещерных птиц перешли на эхолокацию – также обособленно. Рыба в Арктике и Антарктике самостоятельно выработала антифриз. Одним из ярчайших примеров является зрительная память, которая независимо развивалась как минимум шесть раз. Суть в том, пишет Келли, что многие итоги эволюции были неизбежными, а не случайными. Сюда относятся не только органы, но и мозг, сознание, общество и технологии.

Еще одним конвергентным свойством можно считать интеллект. Никола Клэйтон, профессор сравнительного восприятия из Кембриджского университета, и Натан Эмери, когнитивный биолог из Лондонского университета королевы Марии, утверждают, что, несмотря на то, что приматы и вороны сильно отличаются друг от друга на эволюционном древе и имеют совершенно разные структуры мозга, они смогли обособленно развить в себе множество схожих видов познания, включая использование инструментов, обман и сложные социальные иерархии. Основная мысль, опять же, сводится к тому, что интеллект всегда проявляется в благоприятных условиях.

И наконец, теория развития не может забывать о катастрофизме. Появление непредсказуемых и изменяющих планету событий является камнем преткновения во всех попытках объяснить эволюцию с точки зрения развития. Критики данного направления заявляют, что если бы динозавры не вымерли после падения метеорита, то млекопитающие не смогли бы покорить новые ниши, и не возникло бы эволюционной цепочки, ведущей от приматов к человекообразным существам, владеющим инструментами и пользующихся языком. Иначе говоря, не случись серьезной катастрофы, нас бы не было на свете.

Саймон Конвей Моррис, палеонтолог из Кембриджского университета, категорически не согласен. Он считает, что катастрофы хоть и тормозят или ускоряют процесс развития, но все же не вносят в него значительных изменений. Конвергентная эволюция – это ключ к разгадке.

Предположим, что падение смертоносного метеорита обошлось без последствий, предполагает Конвей Моррис. Динозавры спокойно прожили бы еще 30 миллионов лет до начала ледникового периода. Холод погубил бы динозавров, живущих к северу и югу от тропиков, открыв ниши для сосуществующих с ними теплокровных млекопитающих и птиц. Со временем образовались бы другие, не похожие на нас виды, пользующиеся инструментами. Они бы охотились на динозавров, оставшихся в тропиках, и рано или поздно истребили бы их. «Тогда, в отличие от нашей реальной истории, массовое вымирание динозавров началось бы на 30 миллионов лет позже», – пишет Конвей Моррис.

Поэтому, какая бы ни случилась катастрофа, лента жизни, скорее всего, останется примерно одинаковой. Если обратить время вспять, то, возможно, процесс развития мог бы немного затормозиться, однако рано или поздно он бы вернулся в свое стандартное русло. Либо же, наоборот, катастрофа могла бы ускорить процесс развития, освободив новую экологическую нишу. В любом случае, единственное, что изменится, – это хронология, а не результат.

Подтверждение этих четырех аргументов укажет на необходимость расширения эволюционной теории, которое бы показало, что жизнь не только создается, но и развивается. Последствия будут колоссальными. В отличие от эволюции, развитие имеет направленность: желудь превращается в дерево, а эмбрион становится новорожденным. И никак не иначе. Пусть результат развития до конца не определен, он сильно ограничен своими рамками.

Но направленность и ограниченность не тождественны замыслу и цели. Данное направление эволюции не нуждается в помощи телеологии, поскольку эта эволюционная теория не поддерживает идею о разумном замысле. Действительно, это нанесет еще один серьезный удар по теологии, предложив убедительное и естественно-научное объяснение природы усложнения.

Возможно, что на более глубоком уровне признание прогресса частью эволюции подарит нам другой взгляд на наше собственное существование. Предлагая естественно-научное объяснение зарождения интеллекта и его потомков (языка и технологии), процесс рассматривает их как предсказуемые результаты самоупорядоченной системы, а не случайных и непредвиденных обстоятельств. Прогресс, который стал больше, чем «простая елочная игрушка», подарил нам закономерное и даже неизбежное место в порядке событий.

Сначала адаптация, мутации – потом: неужели в эволюции все наоборот?

Мы привыкли считать, что эволюция начинается со случайных мутаций; теперь появление ходячей рыбы и двуногих крыс перевернуло бы наши представления с ног на голову. Мы давно знаем, что наши мышцы, сухожилия и кости адаптируются к тому, что мы заставляем их делать. Все больше биологов полагает, что такой вид пластичности играет важную роль в эволюции. Ученые считают, что вместо того, чтобы сначала мутировать, а потом адаптироваться, животные сначала адаптируются, а лишь потом приобретают мутации. Такой процесс сыграл бы на руку основным эволюционным переходам (выход рыбы на сушу и переход к прямохождению у обезьян).

Сама идея о том, что пластичность играет роль в эволюции, уходит корнями в столетия назад. Некоторые древние биологи считали, что свойства, приобретенные в течение жизни животного, могут наследоваться его потомством. Так жирафы получили свои длинные шеи, стараясь дотянуться до листьев, и т. д. Французский натуралист Жан-Батист Ламарк был самым известным приверженцем данной идеи. Однако в нечто подобное верил и сам Дарвин. Он даже предложил сложный механизм, объясняющий, каким образом информация об изменениях в организме могла бы достигать яйцеклеток и сперматозоидов и затем передаваться потомству. В данном случае, считал Дарвин, пластичность создавала бы наследственные вариации, над которыми затем мог бы потрудиться естественный отбор.

С появлением современной генетики такие представления были опровергнуты. Теперь стало ясно, что невозможно передавать потомству информацию о том, чем занимаются животные в течение своей жизни (хотя и здесь есть несколько исключений). С научной точки зрения этот факт якобы указывал на то, что пластичность никак не влияет на эволюцию.

Теперь акцент сменился на мутации. К 1940-м годам господствовало мнение о том, что животные сначала мутируют, а затем адаптируются. Таким образом, мутация в сперматозоиде может вызывать физические изменения в организме некоторых потомков.

Если изменение оказывается благоприятным, то мутация начинает распространяться внутри популяции. Другими словами, случайные генетические мутации создают вариации, на которых действует естественный отбор. В настоящее время такая схема считается основным взглядом на эволюцию.

Но и раньше о значимых эффектах пластичности не забывали полностью. Например, в 1940-х годах голландский зоолог Эверхард Йоханнес Слайпер изучал козу, которая родилась без передних конечностей, но научилась прыгать на задних лапах, как кенгуру. Когда Слайпер изучил умершую козу, он обнаружил, что форма ее мышц и скелета больше напоминала двуногих, чем четвероногих.

Но мало кто из биологов счел тот случай важным для процесса эволюции. Факт того, что изменения, приобретенные в процессе жизни животного, были временными, казалось, полностью исключал подобную возможность.

Рис. 8.2. Эволюция без эволюции.

Но что если условия окружающей среды, вызывающие пластическую реакцию, станут постоянными? В дикой природе это возможно в результате изменений хищников или, например, климата. Тогда все члены популяции должны будут развиваться одним и тем же неизменным путем на протяжении целых поколений. Все выглядело бы так, как будто население эволюционирует в ответ на изменение окружающей среды, но технически это не является проявлением эволюции, поскольку отсутствуют наследственные изменения. Дело в том, что единственный способ узнать наверняка – это «протестировать» особей, выращивая их в разных условиях среды.

Но, по крайней мере, пластичность позволяет животным «эволюционировать» без развития. Конечно же, главный вопрос заключается в том, сможет ли такое развитие привести к реальной эволюции в плане формирования наследственных изменений. Как это ни странно, но ответ скорее да. В 1950-х годах британский биолог Конрад Хэл Уоддингтон продемонстрировал это в эксперименте с участием дрозофил. Уоддингтон обнаружил, что при кратковременном нагревании куколки у ряда потомков развиваются крылья без поперечных жилок. Затем он отбирал и скрещивал этих особей. К 14-му поколению у некоторых особей отсутствовали поперечные жилки даже без нагревания куколок. Физическое свойство, которое начиналось как пластическая реакция на стимул из окружающей среды, превратилось в наследственный признак.

Как такое возможно? Пластические изменения происходят потому, что триггер (сигналы) окружающей среды каким-то образом влияют на путь развития особи. Организм может производить большее количество определенных гормонов или же делать это в другое время, либо происходит включение генов, которые обычно находятся в неактивном состоянии, и т. д. Дело в том, что к тем же эффектам могут приводить и случайные мутации. Таким образом, в среде, в которой определенный пластический ответ имеет решающее значение для выживания, только мутации, усиливающие этот ответ (или хотя бы не препятствующие ему), могут распространяться внутри популяции. Со временем и благодаря генетическому скаффолдингу измененный путь развития станет настолько устойчивым, что будет повторяться даже без воздействия окружающей среды, что превратит его в постоянный наследуемый признак.

Уоддингтон назвал этот процесс генетической ассимиляцией. Она может казаться похожей на ламаркизм, однако это не так. Сами приобретенные черты не формируют генетических изменений, как это предполагал Дарвин; они просто позволяют животным процветать в условиях, благоприятствующих определенным – и случайным – мутациям.

Открытие Уоддингтона сочли скорее странностью, чем революционным прорывом. Но в последнее десятилетие это отношение начинает меняться. Одной из причин является растущее понимание гибкости генов. Теперь мы знаем, что окружающая среда вовсе не жестко запрограммирована; она влияет на многие аспекты организма и поведения животных.

Такие открытия позволили некоторым биологам предположить, что пластичность развития играет ключевую роль в эволюции. Некоторые ученые, как, например, Кевин Лаланд из Сент-Эндрюсского университета (Великобритания), теперь уверены в том, что традиционная картина эволюции «сначала мутации, потом – адаптации» нуждается в переосмыслении (см. главу 11). Однако большая часть ученых пока что не сочла эту точку зрения убедительной.

Скептики отмечают, что генетическая ассимиляция не отменяет каких-либо фундаментальных принципов эволюции, ведь, в конечном счете, эволюция – это распространение мутаций вне зависимости от участия или не участия пластичности. Да, признают сторонники пластичности, но главное здесь то, что пластичность может определять, какие мутации будут распространяться, и этой роли следует уделить должное внимание.

Так и остается открытым вопрос о том, способна ли генетическая ассимиляция «закреплять» признаки, которые впервые появляются в результате пластичности. Десять лет назад Ричард Палмер из Альбертского университета в Эдмонтоне (Канада) понял, как найти нужные доказательства в окаменелостях. У большинства животных присутствуют какие-то асимметричные признаки. В нашем случае это расположение сердца и прочих органов, которое кодируется в генах. Но асимметричность других видов – пластична. Например, увеличенная клешня самца манящего краба (краб-скрипач) может находиться справа или слева.

Палмер изучал окаменелости с асимметрией 68 видов растений и животных. Ученый выявил, что в 28 случаях асимметрия, которая теперь передается по наследству и проявляется только с одной стороны, начиналась как ненаследуемая асимметрия, способная проявиться с любой стороны. «Мне кажется, эти примеры наглядно показывают свершившуюся генетическую ассимиляцию и указывают на то, что она встречается гораздо чаще, чем мы думали», – подытоживает Палмер.

Но здесь есть небольшая оговорка. По словам Палмера, предковая ненаследственная асимметрия могла быть результатом случайного генетического шума. Получается, что хоть мы и видим в работе Палмера генетическую ассимиляцию в действии, она не обязательно будет закреплять признаки под воздействием пластичности развития.

Какова роль эпигенетики в эволюции?

Понятие «эпигенетика» относится к ряду молекулярных механизмов, которые влияют на активность генов. Эпигенетические «переключатели» повышают или понижают активность гена. Они обладают длительным эффектом, который может сохраняться при делении клеток, а иногда и при половом размножении. Генетик Эдриан Берд изучает доказательства того, что эпигенетические признаки могут передаваться из поколения в поколение.

Первые представления о некоторых механизмах эпигенетических явлений мы начали получать в 1970-х и 1980-х годах. Сначала было открыто метилирование ДНК, включающее в себя небольшой химический блок под названием «метильная группа», который добавляется к ДНК. К другим механизмам эпигенетики относятся химические изменения белков, которые упаковывают ДНК. Одним из самых интересных аспектов эпигенетики является направленность влияния окружающей среды на наше тело и поведение, а не на наши гены, – и то, что эти признаки могут передаваться потомству.

Какие есть доказательства эпигенетического наследования? У растений их много. Например, определенная форма цветка у некоторых льнянок исправно передается из поколения в поколение, но она, по-видимому, не создает никаких изменений в последовательности ДНК. Оказывается, что такая «пелорическая» форма цветка, известная уже более 200 лет, вызывается подавлением гена через метилирование ДНК. И все же нет никаких доказательств того, что это происходит адаптивно. Другими словами, одно поколение растений не может обучаться чему-то, эпигенетически связанному с «памятью», а затем передавать эти «знания» дальше.

Доказательства трансгенерационного наследования у животных довольно малочисленны. Лучшим примером можно назвать влияние рациона питания на мышь с необычным окрасом агути. Как правило, благодаря гену агути потомство этих мышей имеет разнообразный окрас: от желтого до темно-коричневого. Но если беременная самка питается пищей с высоким содержанием определенных витаминов и аминокислот, богатых метильными группами, то она рожает больше коричневых детенышей.

Еще одна иллюстрация – детеныши крыс, на которых матери не обращают внимания в гнезде, из-за чего крысята вырастают пугливыми и робкими особями. Существует доказательство того, что подобный эффект достигается через метилирование ДНК в гене, регулирующем реакцию на стресс. Метилирование выключает «регулятор громкости» гена, что приводит к постоянной тревожности. Согласно эволюционно-адаптивной теории, это готовит крыс к суровой окружающей среде, делая их более осторожными. И все же этот пример демонстрирует эффект внутри поколения, а не тот, который передается из поколения в поколение.

В одном спорном исследовании мышей в 2013 году было выдвинуто предположение, что эпигенетически может передаваться даже боязнь определенного запаха. По сравнению с обычными мышами, особи, чей отец или дедушка научились ассоциировать вишневый запах с электрическим током, начинали нервничать при появлении этого запаха и реагировали на его меньшую концентрацию. Но самым убедительным доказательством того, что образ жизни отца может влиять на следующее поколение, служит исследование 2016 года на лягушках. Оно показало, что эпигенетические метки сперматозоидов изменяют экспрессию генов у эмбрионов.

Ну а что насчет людей? Могут ли эпигенетические последствия голода, беспризорности или болезней передаваться по наследству от поколения к поколению?

Одно исследование показало, что люди, чьи бабушки или дедушки пережили голод в подростковом поколении, в среднем умирали раньше, если были того же пола, что и голодавший предок. Считается, что подобный опыт (голод) изменяет эпигеном, и этот эффект неизменно передается двум последующим поколениям, что ставит под угрозу здоровье внуков. Исследования такого рода являются статистическими и ретроспективными, поэтому трудно понять, что происходит на молекулярном уровне. Кроме того, невозможно исключить вероятность того, что такие эффекты передаются через культуру, а не эпигенетику. Сейчас активно проводится широкомасштабное картирование эпигеномов человека, отражающее его опыт и имеющиеся заболевания. Это может помочь нам в решении данной проблемы. Но даже тогда нельзя будет исключать возможность того, что за передачу признаков отвечает культура и модель поведения в семье, а не эпигенетика.

Предсказуема ли эволюция?

Биологи-эволюционисты уже давно обсуждают, что случится, если отмотать назад и заново воспроизвести ленту жизни: получатся ли те же результаты или же итог будет зависеть от случайных событий, которые могли бы повести ход эволюции совершенно другим путем?

Две противоположные точки зрения предлагают совершенно разные взгляды на историю развития жизни на Земле. При этом Саймон Конвей Моррис и другие выдающиеся биологи считают, то неизбежным продуктом эволюции должно было стать развитие разумных человекоподобных существ.

Другие ученые, как, например, палеонтолог Стивен Джей Гулд, который популяризировал метафору ленты жизни, утверждают, что будь у нас возможность повернуть время вспять, история жизни не повторилась бы. Мир был бы совершенно другим, и люди в нем, скорее всего, отсутствовали бы.

Многочисленные исследования проверяли воспроизводимость эволюции на генетическом уровне. В одном исследовании международная команда прибегла к естественному эксперименту. В какой-то момент эволюции три разные группы земноводных млекопитающих заселили океан, образовав ныне известных нам китов, моржей и ламантинов. Сравнение генетических изменений в трех линиях, по мнению ученых, должно было показать, каким путем шла эволюция: одинаковым или совершенно разным.

Они секвенировали геномы ламантинов, касаток и афалин. Сравнительный анализ показал, что в каждой линии многие гены изменялись независимо. Это указывало на то, что случайность действительно играла важную роль в эволюции.

Но в 15 генах естественный отбор вызвал одинаковые изменения во всех трех линиях. Получается, что некоторые специфические проблемы морского образа жизни эволюция решала примерно одинаково. То есть многократная перемотка ленты действительно дала бы один и тот же результат. Это воспроизведение ленты с высоким разрешением, которое показывает нам «судьбу» отдельных линий, а не конечный результат общего развития биоразнообразия, который виделся Гулду.

Однако такой результат может указать не столько на прогнозируемую изобретательность эволюции, сколько на нехватку жизнеспособных вариантов. При проведении схожего анализа геномов собак, слонов и коров – родственных млекопитающих, оставшихся жить на суше, – отмечалась та же степень конвергенции в мутациях, даже несмотря на существенные отличия в образе жизни животных.

Это говорит о том, что подавляющее большинство мутаций – смертельны. Поэтому эволюция снова и снова находит одни и те же жизнеспособные варианты. Возможно, существует не так уж много вариантов, которые могли бы изменяться и продолжать функционировать.

В другом исследовании предсказуемости эволюции изучались популяции бактерии Pseudomonas fluorescens, которые выращивались в пробирке и под влиянием мутаций и отбора быстро разделялись на различные типы, или морфы. Было установлено, что если эти мини-миры заселялись крупными популяциями (от 1 миллиарда клеток на миллилитр) генетически идентичных микробов, то эволюционные изменения в каждом «воспроизведении» демонстрировали чрезвычайно схожие закономерности. Всего через неделю P. fluorescens эволюционировала в две новые морфы с «морщинистыми» и «размытыми» распространителями. Но этого не происходило при ограничении частоты мутации с уменьшение ее значения более чем на два порядка. Эволюция повторяется лишь в том случае, когда определенные фенотипические новшества имеют высокую вероятность возникновения и хорошо поддерживаются отбором.

Бактериальные колонии, которые начинаются как идентичные клоны, развиваются по разным путям и достигают общей конечной точки. Но как эволюционируют изначально разные колонии? С этой целью проводилось другое исследование стартовых культур P. fluorescens с удаленными генами, кодирующими важнейшие компоненты распространителей морщинистости, а затем позволяющими этим «дефектным» колониям эволюционировать. Постепенно во всех примерах возникали распространители морщинистости, которые образовывались путем поглощения альтернативных генетических систем и структурных компонентов, необходимых для осуществления изменений. Так что при равных условиях отбора разные линии могут находить схожие решения одинаковых проблем.

Попробуйте воспроизвести ленту жизни. Быть может, Homo Sapiens так и не эволюционирует, но зато велика вероятность того, что в ней появятся другие двуногие организмы со склонностью к интроспекции и бинокулярным зрением.