Сліпий годинникар: як еволюція доводить відсутність задуму у Всесвіті

Розділ 11. Приречені конкуренти

Той факт, що еволюція відбувається (як і те, що всі живі істоти є родичами), не ставить під сумнів жоден серйозний біолог. Однак деякі біологи все ж висловлюють сумніви щодо конкретної дарвінівської теорії про те, як саме відбувається еволюція. Часом це виливається в суперечки навколо тих чи інших слів. Наприклад, теорію переривчастої еволюції подекуди представляють як антидарвінівську. Тим не менше, як я стверджував у розділі 9, насправді вона є лише незначною варіацією дарвінізму й жодним чином не належить до конкурентних теорій. Але існують також інші теорії, які абсолютно точно не є версіями дарвінізму, — ті, що категорично виступають проти самого духу дарвінізму. Такі конкурентні теорії я й збираюся розглянути в цьому розділі. До них належать різноманітні версії того, що зветься ламаркізмом, а також інші погляди на кшталт нейтралізму, мутаціонізму та креаціонізму, що час від часу подаються як альтернативи дарвінівському відбору.

Очевидним способом обрати з усіх конкурентних теорій правильну є вивчення доказів. Різновиди теорії Ламарка, наприклад, традиційно відкидаються — причому справедливо, — бо на їхню користь не було знайдено жодних вагомих доказів (і аж ніяк не через брак енергійних зусиль, зважаючи на готовність фанатиків у деяких випадках підтасовувати факти). У цьому розділі я скористаюсь іншою тактикою, здебільшого тому, що дуже багато інших дослідників уже вивчили всі докази й дійшли висновку на користь дарвінізму. Замість того, щоб вивчати докази «за» і «проти» конкурентних теорій, я застосую більш кабінетний підхід. Я доведу, що дарвінізм — це єдина відома нам теорія, в принципі здатна пояснити певні аспекти життя. Якщо я маю рацію, це означає, що, навіть якби на користь теорії Дарвіна не було жодних фактичних доказів (а вони, звісно, є), ми все одно мали б повне право віддавати їй перевагу перед усіма конкурентами.

Один зі способів підкріпити цю думку — зробити деяке передбачення. Я передбачаю, що якщо колись в іншій частині Всесвіту буде відкрито якусь форму життя, то, хоч якою б неземною й химерно чужою вона здавалась у деталях, вона все ж виявиться схожою на земну в одному ключовому аспекті — еволюції шляхом якогось із різновидів дарвінівського природного відбору. На жаль, скоріш за все, ми не зможемо перевірити це передбачення за відведений нам час, але воно залишається способом підтвердження важливої істини про життя на нашій із вами планеті. Теорія Дарвіна в принципі здатна пояснити існування життя. Жодна інша теорія з тих, що будь-коли були запропоновані, на це не здатна. Я продемонструю це шляхом розгляду всіх відомих нині конкурентних теорій, причому розглядатиму не докази «за» чи «проти» них, а їхню принципову придатність для пояснення життя.

По-перше, слід зазначити, що мається на увазі під «поясненням» життя. Звісно, можна перелічити багато властивостей живих організмів, деякі з яких доволі легко пояснюються конкурентними теоріями. Як ми вже бачили, багато фактів щодо розповсюдження білкових молекул можуть бути наслідками не дарвінівського відбору, а нейтральних генетичних мутацій. Однак є одна властивість живих організмів, яку я хочу виділити як таку, що пояснюється лише дарвінівським відбором. Ця властивість, що є наскрізною темою книжки, яку ви тримаєте в руках, — адаптивна складність. Живі організми добре пристосовані виживати та розмножуватись в умовах навколишнього середовища, що їх оточує, причому надто численними і статистично неймовірними способами, аби можна було припустити, що вони виникли за рахунок одного-єдиного випадкового збігу. Слідом за Пейлі я скористаюся прикладом ока. Дві чи три добре «задуманих» властивості ока, може, й могли б виникнути внаслідок одного-єдиного щасливого випадку. Однак величезна кількість взаємозалежних частин, добре пристосованих для бачення й припасованих одна до одної, вимагає особливого пояснення, що виходить за межі простого випадку. Дарвінівське пояснення, звісно, теж включає в себе випадок — у формі мутації. Але цей випадок проходить фільтр накопичувального відбору — крок за кроком, упродовж багатьох поколінь. Попередні розділи вже показали, що ця теорія здатна надати задовільне пояснення адаптивної складності. У цьому ж розділі я збираюся довести, що всі інші відомі теорії цього зробити не здатні.

Передусім розгляньмо найвідомішого в історії конкурента дарвінізму — ламаркізм. Коли ця теорія була вперше запропонована на початку ХІХ століття, то не позиціонувалась як конкурентна дарвінізму, бо про дарвінізм тоді ще ніхто не думав. Шевальє де Ламарк випередив свій час. Він був одним із тих інтелектуалів ХVІІІ століття, що виступали на користь еволюції. У цьому він мав рацію і вже тільки за це заслуговує пошанування нарівні з дідом Чарльза Дарвіна Еразмом та іншими. Ламарк також запропонував найкращу теорію механізму еволюції, яка тільки могла з’явитися на той час, але немає жодних причин припускати, що, якби тоді вже була оприлюднена дарвінівська теорія цього механізму, він би її відкинув. Але її не було, і, на превелику шкоду для Ламарка (принаймні в англомовному світі), його ім’я стало асоціюватися з помилкою — його теорією механізму еволюції, а не з його слушною вірою в той факт, що еволюція відбувається. Це не книжка з історії, і я не намагатимусь із педантичною точністю розбирати те, що постулював сам Ламарк. Загалом же в його словах була частка містики — наприклад, він твердо вірив у просування вгору сходами життя, які багато людей уявляють собі навіть сьогодні, і говорив про прагнення тварин так, неначе вони в певному сенсі свідомо хочуть еволюціонувати. Я збираюся виділити з ламаркізму ті немістичні елементи, які хоча б на перший погляд, здається, мають шанси запропонувати реальну альтернативу дарвінізму. По суті, таких елементів — єдиних, що визнаються сучасними «неоламаркістами», — всього два: спадковість набутих характеристик і принцип використання й невикористання.

Принцип використання й невикористання стверджує, що ті частини організму, які використовуються, стають більшими. Ті ж, які не використовуються, поступово атрофуються й відмирають. Відомий факт: якщо тренувати якісь конкретні м’язи, вони ростуть, а якщо ні — всихають. Подивившись на тіло людини, можна сказати, які саме м’язи вона використовує, а які ні. Можна навіть приблизно вгадати її професію чи улюблений вид відпочинку. Ентузіасти бодібілдингу застосовують принцип використання й невикористання для «будівництва» своїх тіл практично так само, як скульптор у своїй роботі, надаючи їм тієї чи іншої неприродної форми, якої вимагає мода цієї специфічної субкультури. М’язи є не єдиними частинами тіла, що реагують на використання таким чином. Якщо ходити босоніж, ви матимете грубішу шкіру на підошвах. Фермера й банківського клерка легко розрізнити, просто поглянувши на руки одного й другого. У фермера вони жорсткі, загрубілі від тяжкої праці та тривалого контакту з землею. У клерка ж єдиною загрубілістю є невеличкий мозоль від ручки на пальці.

Принцип використання й невикористання допомагає тваринам ставати кращими у справі виживання в їхньому світі, прогресивно кращими ще за їхнього життя внаслідок самого життя в цьому світі. У людей унаслідок прямого впливу сонячного світла чи його нестачі виробляється той колір шкіри, який сприяє кращому виживанню в умовах конкретної місцевості. Надлишок сонячного світла є небезпечним. У любителів засмаги з дуже світлою шкірою ризик захворіти на рак більший. Тимчасом брак сонячного світла призводить до дефіциту вітаміну D та розвитку рахіту, що іноді спостерігається в чорношкірих дітей, які мешкають у Скандинавії. Коричневий пігмент меланін, що синтезується під впливом сонячного світла, створює екран для захисту підшкірних тканин від шкідливих наслідків впливу сонячного світла в подальшому житті. Якщо засмагла людина переїде до менш сонячних країв, меланін з її шкіри зникне, і організм зможе максимально ефективно використовувати той мінімум сонця, що там є. Це можна представити як приклад принципу використання й невикористання: шкіра темнішає, коли «використовується», і світлішає аж до білого, коли «не використовується». Деякі тропічні народи, щоправда, успадковують щільний меланіновий екран незалежно від того, чи піддаються активному впливові сонячного світла окремі особини.

Тепер звернімося до другого основного принципу ламаркізму — ідеї, що набуті характеристики згодом успадковуються майбутніми поколіннями. Усі докази вказують на те, що ця ідея є просто хибною, але впродовж більшої частини своєї історії люди вірили в її правильність. Ламарк її не вигадував, а просто залучив народну мудрість свого часу. У деяких колах і досі в неї вірять. Моя мама колись мала пса, який час від часу прикидався кульгавим, підгинаючи задню лапу і шкандибаючи на інших трьох. А її сусідка мала старшого пса, який, на жаль, втратив задню лапу, потрапивши під машину. Так от, вона була переконана, що її пес має бути батьком пса моєї матері, що «наочно доводила» «успадкована» ним кульгавість. Усна народна творчість та байки рясніють аналогічними легендами. Багато людей або вже вірять, або готові повірити у спадковість набутих характеристик. Теорія спадковості аж до цього століття панувала і в середовищі серйозних біологів. У неї вірив сам Дарвін, але вона не стала частиною його теорії еволюції, тож його ім’я не пов’язане з нею в нашій свідомості.

Якщо поєднати ідею спадковості набутих характеристик із принципом використання й невикористання, то ми отримаємо щось схоже на непоганий рецепт еволюційного покращення. Саме цей рецепт зазвичай і сприймають як теорію еволюції Ламарка. Згідно з цією теорією, якщо люди послідовно підвищуватимуть жорсткість своїх підошов, ходячи босоніж по голій землі, то кожне наступне покоління матиме трохи жорсткішу шкіру, ніж була до нього. Кожне покоління матиме перевагу перед своїми попередниками. Зрештою немовлята почнуть народжуватись одразу з жорсткими підошвами (що, власне кажучи, вони й роблять, хоча і з інших причин, як ми побачимо нижче). Якщо покоління за поколінням насолоджуватимуться тропічним сонцем, то ставатимуть дедалі більш коричневими в міру того, як, згідно з теорією Ламарка, кожне наступне покоління успадковуватиме частку засмаги попереднього. З часом вони почнуть народжуватись уже чорними (що, знову-таки, вони вже роблять, але не з ламаркістських причин).

Легендарними прикладами є руки коваля та шия жирафа. У тих селах, де ковалі переймали свою справу від батьків, дідів і прадідів, вважалося, що вони успадковують заразом і добре треновані м’язи своїх предків. Причому не просто успадковують, а ще й розвивають їх власною працею, після чого передають ці покращення своїм синам. Предкові жирафи з короткими шиями мали нагальну потребу діставати листя високо на деревах. Вони щосили витягувалися вгору, тим самим розтягуючи м’язи та кістки шиї. У результаті кожне нове покоління отримувало трохи довшу шию, ніж його попередники, і передавало цю фору наступному поколінню. Згідно з теорією Ламарка в чистому вигляді, всі еволюційні вдосконалення дотримуються цієї схеми: тварина тягнеться до чогось, чого вона потребує. У результаті частини її тіла, які при цьому використовуються, стають більшими або змінюються у відповідному напрямку якимось іншим чином. Ця зміна успадковується наступним поколінням, а отже, процес триває. Перевага цієї теорії в тому, що вона є накопичувальною, а, як ми вже бачили, це є необхідним компонентом будь-якої теорії еволюції для виконання нею відповідної ролі у формуванні нашого світогляду.

Теорія Ламарка, схоже, має велику емоційну привабливість, причому не лише для дилетантів, а й для певного типу інтелектуалів. Якось до мене підійшов один колега, уславлений історик марксизму, людина надзвичайно культурна й начитана. Він сказав, що розуміє: всі факти, схоже, свідчать проти теорії Ламарка… Але чи справді немає жодної надії, що вона може виявитися правдою? Я відповів йому, що, на мою думку, її таки немає, і він сприйняв це зі щирим жалем, сказавши, що з ідеологічних міркувань йому б хотілося, аби ламаркізм був правдою. Адже це давало б велику надію на покращення людства. Джордж Бернард Шоу присвятив пристрасному захисту ідеї спадковості набутих характеристик одну зі своїх довжелезних передмов (у книжці «Назад до Мафусаїла»). Його аргументи базувалися не на знаннях з біології, яких, як він охоче визнав би, він не мав зовсім. Вони базувались на емоційній відразі до висновків дарвінізму, цього «непередбачуваного збігу обставин»:

…це здається простим, бо спершу ви не усвідомлюєте всього, що він передбачає. Але коли для вас прояснюється все його значення, в грудях розливається лунка порожнеча. Адже там прихований відразливий фаталізм, жахливе й огидне приниження краси та розуму, сили й волі, честі й прагнень.

Іншим видатним майстром слова, який не міг змиритися з тим, що він вважав висновками дарвінізму, був Артур Кестлер. Як сардонічно, але точно висловився Стівен Ґулд, упродовж усіх своїх останніх шести книжок Кестлер проводив «кампанію проти свого власного неправильного розуміння дарвінізму». Він шукав прихистку в альтернативі, у якій я ніколи не міг до пуття розібратися, але яку можна інтерпретувати як своєрідну розпливчасту версію ламаркізму.

Кестлер і Шоу були індивідуалістами, що думали лише про себе. Їхні ексцентричні погляди на еволюцію, мабуть, не були дуже впливовими (хоч я все ж пригадую, на свій сором, що моє власне сприйняття дарвінізму в підлітковому віці щонайменше рік стримувалося захопливою риторикою Шоу в книжці «Назад до Мафусаїла»). Часом же емоційна привабливість ламаркізму та супутня їй емоційна ворожість до дарвінізму мали згубніший вплив, особливо коли наукова думка підмінювалась потужною ідеологією. Згадаймо лиш Т. Д. Лисенка — такого собі другорядного селекціонера сільськогосподарських рослин без жодних талантів, окрім як у сфері політики. У більшості цивілізованих країн його антименделівський фанатизм і пристрасну, догматичну віру в спадковість набутих характеристик просто проігнорували б та й по всьому. На жаль, йому судилося жити в країні, де ідеологія ставилася вище за наукову істину. 1940 року його призначили директором Інституту генетики Радянського Союзу, і він став надзвичайно впливовим. Його безграмотні погляди на генетику стали єдиними, дозволеними для викладання в радянських школах, на ціле покоління. Радянському сільському господарству було завдано величезної шкоди. Багато видатних радянських генетиків зазнали утисків, заслань і ув’язнень. Наприклад, М. І. Вавилов, генетик зі світовим ім’ям, помер від недоїдання в тюремній камері без вікон після тривалого судового процесу за безглуздими сфабрикованими звинуваченнями на кшталт «шпигунства на користь британської розвідки».

Звісно, довести, що набуті характеристики ніколи не успадковуються, неможливо. Але з тієї ж самої причини неможливо довести, що не існує фей. Наразі можна говорити лише про те, що жоден із випадків, коли люди їх бачили, так і не був підтверджений, а нібито зроблені їхні фотографії є очевидними підробками. Те саме справедливо й для сумнівних відбитків людських ніг у скельних породах Техасу, де було знайдено рештки динозаврів. Будь-яке моє категоричне твердження, що фей не існує, є вразливим до можливості, що одного дня я раптом побачу в кінці свого саду маленьку істоту з прозорими крильцями. Ситуація з теорією про спадковість набутих характеристик аналогічна. Майже всі спроби продемонструвати цей ефект просто провалились. З тих же, що начебто вдалися, деякі виявились фейками — наприклад, відома історія з уведенням туші під шкіру жаби-повитухи, викладена Артуром Кестлером у його однойменній книжці. Решту не змогли відтворити інші дослідники. Тим не менше так само, як одного дня хтось може побачити фею в кінці саду, будучи абсолютно тверезим і маючи при собі камеру, одного дня хтось може довести, що набуті характеристики можна успадкувати.

Щоправда, можна додати ще дещо. Деякі речі, яких ніхто достеменно не бачив, усе ж є доволі правдоподібними, бо не ставлять під сумнів усе інше, що нам відомо. Я не бачив жодних вагомих доказів теорії, що сьогодні в шотландському озері Лох-Несс живуть плезіозаври, але мій світогляд не розлетівся б на друзки, якби такі були знайдені. Я був би просто здивований (і втішений), бо за останні 60 мільйонів років не відомо жодних скам’янілостей плезіозавра, а це, схоже, чималий час, аби невеличка реліктова популяція могла вижити. Проте жодні великі наукові принципи тут на карту не поставлені. Це було би сприйнято просто як факт. З іншого боку, наука вже виробила непогане розуміння того, як влаштовано Всесвіт, яке добре працює для величезної низки явищ, і певні голослівні твердження були б несумісними чи принаймні дуже важко узгоджувалися б із цим розумінням. Наприклад, це справедливо для голослівного твердження, що базується на фіктивних біблійних даних, яке іноді можна почути, — буцімто Всесвіт був створений лише приблизно 6 тисяч років тому. Така теорія є не просто неперевіреною. Вона несумісна не лише з загальноприйнятими даними біології та геології, а і з фізичною теорією радіоактивності та космологією (якби не існувало нічого, старшого за 6 тисяч років, неможливо було б побачити небесні тіла на відстані понад 6 тисяч світлових років; неможливо було би помітити ані Чумацький Шлях, ані жодну зі 100 тисяч мільйонів інших галактик, існування яких визнає сучасна космологія).

В історії науки були часи, коли всі загальноприйняті уявлення на законних підставах переверталися з ніг на голову через один-єдиний незручний факт. Стверджувати, що такі перевороти більше ніколи не повторяться, було б великою самовпевненістю. Але ми цілком природно і справедливо потребуємо вищих стандартів перевірки, перш ніж приймемо факт, який переверне догори дриґом добре розроблену й успішну наукову доктрину, ніж перед прийняттям факту, навіть дивного, що легко узгоджується з сучасною наукою. Для плезіозавра в озері Лох-Несс я спокійно прийняв би як доказ побачене на власні очі. Якби ж я побачив людину, що левітує без жодної сторонньої допомоги, то, перш ніж відкидати всі закони фізики, запідозрив би, що став жертвою галюцинації чи якогось хитрого трюку. Існує континуум теорій: від тих, що, мабуть, не є правдою, але легко могли б бути, до тих, що могли б виявитися правдою лише ціною перевороту великих доктрин успішної традиційної науки.

То яке ж місце посідає в цьому континуумі ламаркізм? Зазвичай його уявляють значно ближчим до того краю, де теорії «не є правдою, але легко могли би бути». Я ж маю намір довести, що ламаркізм, а точніше, спадковість набутих характеристик, хоча й не належить до того ж класу, що й левітація силою молитви, ближчий до «левітації», ніж до «лохнесського чудовиська». Спадковість набутих характеристик не належить до тих речей, що легко мог­ли б бути правдою, але, мабуть, не є. Я доведу, що вона могла б виявитися правдою лише за умови перевороту одного з найзаповітніших і найуспішніших принципів ембріології. Ламаркізм, таким чином, слід піддавати більшому рівню скептицизму, ніж звичайне «лохнесське чудовисько». То що ж це за широко прийнятий і успішний ембріологічний принцип, який доведеться перевернути, перш ніж можна буде прийняти ламаркізм? Тут знадобиться невеличке пояснення. Воно буде схоже на відступ, але його доречність незабаром стане зрозумілою. І пам’я­тайте: ми ще й не бралися до аргументу, що ламаркізм, навіть якби він був правдою, все одно не здатен пояснити еволюцію адаптивної складності.

Отже, шлях наших міркувань веде в царину ембріології. Там традиційно існує глибоке розмежування між двома різними позиціями щодо способу перетворення однієї-єдиної клітини на дорослу істоту. Офіційні назви цих позицій — преформізм і епігенез, але в їхніх сучасних формах я називатиму їх теорією креслення й теорією рецепта. Ранні преформісти вірили, що дорослий організм заздалегідь формується в одній-єдиній клітині, з якої він потім розвивається. Один із них уявив, що може побачити у свій мікроскоп мініатюрну людину — «гомункулуса», — згорнуту клубком усередині сперматозоїда (але не яйцеклітини!). Ембріональний розвиток, на його думку, був просто процесом зростання. Всі частини дорослого організму вже закладені, сформовані заздалегідь. Можливо, кожен чоловічий гомункулус має свої власні ультрамініатюрні сперматозоїди, в яких згорнуті клубками його власні діточки, а всередині кожного з них згорнуті його онуки… Навіть якщо не звертати уваги на цю проблему безкінечного регресу, наївний преформізм нехтує тим фактом (який у XVII столітті навряд чи був менш очевидним, ніж сьогодні), що діти успадковують свої властивості не лише від батька, а й від матері. Правду кажучи, були й інші преформісти — їх називали «овістами», — навіть чисельніші за «спермістів», які вірили, що дорослий організм заздалегідь формується саме в яйцеклітині, а не у сперматозоїді. Але овізму були властиві ті самі дві проблеми, що й спермізму.

Сучасний преформізм не має жодної з цих проблем, але все одно є хибним. Сучасний преформізм — теорія креслення — стоїть на тому, що ДНК в заплідненій яйцеклітині є еквівалентом «креслення» дорослого організму. Креслення — це зменшена в масштабі копія реального об’єкта. Реальний об’єкт — будівля, автівка чи будь-що інше — є тривимірним, тоді як креслення двовимірне. Тривимірний об’єкт на кшталт будівлі можна представити за допомогою набору двовимірних зрізів — горизонтальних планів кожного поверху, різноманітних вертикальних проекцій тощо. Таке зменшення розмірності зумовлене зручністю. У принципі, архітектори могли б надавати будівельникам тривимірні моделі будинків із сірників і пробкового дерева, але набір двовимірних моделей на пласкому папері (креслень) легше носити в портфелі, легше правити й використовувати в роботі.

Якщо ж креслення планується зберігати у вигляді комп’ю­терного імпульсного коду й, наприклад, передавати по телефонній лінії на інший кінець країни, необхідне подальше зменшення розмірності до одного виміру. Його легко зробити, перекодувавши кожне двовимірне креслення як одновимірний «скан». У такий спосіб кодується телевізійна картинка для передавання за допомогою повітряних хвиль. І знову ж таки, просторове стискання, по суті, є тривіальним засобом кодування. Важливо, що при цьому зберігається відповідність один до одного між кресленнями й будівлею. Кожна частина креслення відповідає своїй частині будівлі. У певному сенсі креслення є мініатюрною «заздалегідь сформованою» будівлею, хоча цю мініатюру можна перекодувати в меншій кількості вимірів, аніж будівлю.

Причина згадки про зменшення розмірності креслень до одного виміру, безумовно, в тому, що одновимірним кодом є ДНК. Так само, як точну модель будівлі теоретично можливо передавати за допомогою одновимірної телефонної лінії (у формі оцифрованого набору креслень), зменшений організм теоретично можливо передавати за допомогою одновимірного цифрового коду ДНК. Насправді цього не відбувається, але якби відбувалося, було б справедливо говорити, що сучасна молекулярна біологія підтвердила давню теорію преформізму. Тепер перейдемо до розгляду іншої великої теорії ембріології — епігенезу, теорії рецепта, або «кулінарної книги».

Рецепт із кулінарної книги в жодному сенсі не є кресленням кексу, який врешті-решт з’явиться з духовки. І це не тому, що рецепт являє собою одновимірну вервечку слів, тоді як кекс — тривимірний об’єкт. Як ми вже бачили, масштабну модель цілком можливо шляхом процедури сканування перевести в одновимірний код. Але рецепт — це не масштабна модель, не опис готового кексу і в жодному сенсі не його точкове відображення. Це набір інструкцій, за дотримання яких у правильному порядку в результаті можна отримати готовий кекс. Справжнє одновимірно кодоване креслення кексу мало б складатися з низки його сканів, неначе кекс з усіх боків у чітко визначеному порядку багато разів попроштрикували зубочисткою. З міліметровими інтервалами безпосереднє оточення вістря зубочистки було б записане у вигляді коду; із серійних даних, наприклад, можна було б відтворити точне місце розташування кожної родзинки та крихти тіста. Кожна частина кексу й відповідна частина креслення були б точним відображенням одна одної. Очевидно, що це геть не схоже на рецепт. Жодної відповідності один до одного між «бітами» кексу й словами чи літерами рецепта немає. Якщо слова рецепта щось і відображають, то не окремі частини готового кексу, а окремі кроки процедури його приготування.

Наразі ми поки що не розуміємо всіх і навіть більшості деталей того, як тварини розвиваються з заплідненої яйцеклітини. Тим не менш є вагомі причини вважати, що гени значно більше схожі на рецепт, аніж на креслення. По суті, аналогія з рецептом є справді доволі вдалою, тоді як аналогія з кресленням, хоча й часто бездумно використовується в підручниках для початківців, особливо останнім часом, є хибною мало не в усіх аспектах. Ембріональний розвиток — це процес. Це впорядкована послідовність подій на кшталт процедури приготування кексу, за винятком того, що цей процес має в мільйони разів більше кроків, причому різні кроки здійснюються одночасно в багатьох різних частинах «страви». Більшість цих кроків передбачають примноження клітин, породження неймовірної кількості клітин, одні з яких помирають, а інші об’єднуються між собою, формуючи органи, тканини та інші багатоклітинні структури. Як ми вже бачили в одному з попередніх розділів, поведінка конкретної клітини залежить не від генів, які вона в собі містить (адже всі клітини організму містять однаковий набір генів), а від того, які саме гени в цій клітині вмикаються. У будь-якому місці організму, що розвивається, в будь-який час упродовж розвитку вмикаються лише деякі з генів. В інших частинах ембріона та в інші моменти часу впродовж розвит­ку вмикатимуться інші набори генів. Які саме гени вмикаються в будь-якій клітині в будь-який момент часу, залежить від хімічних умов у цій клітині. А це, у свою чергу, залежить від попередніх умов у цій частині ембріона.

Більш того, вплив, який чинить ген, коли він таки вмикається, залежить від того, на що він може впливати в конкретній частині ембріона. Ген, увімкнений в клітинах нижньої частини спинного мозку на третьому тижні розвитку, матиме зовсім інший вплив, аніж такий самий ген, увімкнений у клітинах плеча на шістнадцятому тижні. Отже, вплив (якщо він узагалі буде) є не простою властивістю самого гена, а властивістю гена у взаємодії з недавньою історією його конкретного оточення в ембріоні. Це робить безглуздою ідею, що гени є для організму чимось на кшталт креслення. Те ж саме, якщо пам’ятаєте, було справедливо й для комп’ютерних біоморфів.

Отже, між генами й частинами тіла не існує жодної простої відповідності один до одного — більшої, ніж відповідність між словами рецепта і крихтами кексу. Узяті разом, гени можна розглядати як набір інструкцій для здійснення якогось процесу, так само, як набором інструкцій для виконання якогось процесу є взяті разом слова рецепта. У читача може виникнути запитання: як же тоді генетикам удається заробляти собі на прожиття? Як узагалі можна говорити (не кажучи вже про дослідження) про ген синіх очей чи ген дальтонізму? Чи не наводить сам факт здатності генетиків вивчати такі одногенні впливи на думку, що насправді таки існує якась відповідність на кшталт «один ген — одна частина тіла»? Чи не спростовує він усі мої міркування про набір генів і рецепт розвитку організму? Аж ніяк, він точно цього не робить, і тут важливо зрозуміти, чому.

Мабуть, найкращим способом побачити це буде повернутися до аналогії з рецептом. Усі погодяться, що не можна розділити кекс на крихти, з яких він складається, й сказати: «Ця крихта відповідає першому слову в рецепті, ця — другому» і т. д. В цьому сенсі важко сперечатися з тим, що весь рецепт відповідає всьому кексу й ніяк інакше. А тепер припустімо, що ми змінимо в рецепті одне слово: наприклад, «розпушувач» буде видалено взагалі чи замінено на «дріжджі». І от ми випікаємо 100 кексів за новою версією рецепта і 100 кексів за старою. Між цими двома наборами зі 100 кексів існує ключова відмінність, і ця відмінність є наслідком відмінності в одному слові рецепта. Хоча жодної відповідності один до одного між словом рецепта і крихтою кексу немає, існує відповідність один до одного між відмінністю слова й відмінністю всього кексу. Наприклад, «розпушувач» не відповідає жодній конкретній частині кексу: вплив цього інгредієнта проявляється в тому, щоб підняти тісто, а отже, надати остаточну форму всьому кексу. Якщо слово «розпушувач» видалити з рецепта чи замінити на «борошно», то кекс не підніметься. Якщо ж його замінити на «дріжджі», кекс підніметься, але на смак нагадуватиме хліб. Між кексами, спеченими за первинною й за «мутантною» версіями рецепта, буде явно помітна відмінність навіть попри те, що не існує жодного конкретного «біта» жодного кексу, що відповідав би якомусь певному слову. Це гарна аналогія того, що відбувається під час мутації гена.

Ще кращою аналогією, оскільки гени виявляють кількісні впливи, а мутації змінюють кількісну величину цих впливів, була б зміна температури випікання зі 180 градусів до 230. Кекси, випечені за «мутантною» версією рецепта, з вищою температурою, виходитимуть не такими — і не просто в одній якійсь частині, а в усій своїй консистенції, — як кекси, випечені згідно з версією, що передбачає нижчу температуру. Але ця аналогія є все ще надто простою. Щоб змоделювати «випікання» дитини, слід уявити не один-єдиний процес в одній-єдиній духовці, а плетиво конвеєрних стрічок, що проносять різні частини страви через 10 мільйонів різних мініатюрних духовок, послідовно й паралельно, причому кожна духовка утворює іншу комбінацію смаків із 10 тисяч базових інгредієнтів. Сутність цієї аналогії — що гени є не кресленнями, а рецептами процесу, — в її складній версії проявляється ще яскравіше, ніж у простій.

Настав час застосувати цей урок до питання спадковості набутих характеристик. Цікаво, що у разі створення чогось за кресленням, на відміну від рецепта, процес є зворотним. Якщо ви маєте будівлю, то можете легко відтворити її креслення. Просто виміряйте всі розміри будівлі та зменште їхній масштаб. Очевидно, що коли будівля «набула» якоїсь характеристики — скажімо, в ній була знесена якась внутрішня стіна, щоб надати нижньому поверху відкритого планування, — то у «зворотному кресленні» точно відобразиться ця зміна. Те саме відбувалося б, якби гени були описом дорослого організму. Якби гени були кресленням, то було б легко уявити, як будь-яка характеристика, набута організмом упродовж його життя, точно транскрибується назад у генетичний код, а отже, передається наступному поколінню. Син коваля справді міг би успадкувати наслідки тяжкої праці його батька. Але це неможливо, бо гени є не кресленням, а рецептом. Уявити собі успадкування організмом набутих характеристик не легше, ніж повірити в таку історію: від кексу відрізали шматок, і опис цієї зміни повернувся назад до рецепта, внаслідок чого той змінився таким чином, що наступний кекс, випечений згідно зі зміненим рецептом, вийшов із духовки без одного шматка.

Ламаркісти традиційно полюбляють приклади з мозолями, тож скористаймось і ми таким. Наш гіпотетичний банківський клерк мав м’які, зніжені руки, за винятком твердої мозолі від ручки на середньому пальці правої руки. Якщо всі покоління його нащадків багато писатимуть, то ламаркісти очікують, що гени контролю розвитку шкіри в цьому місці зміняться таким чином, що клерки-немовлята народжуватимуться з затвердінням на відповідному пальці. Якби гени були кресленням, це було б легко. Існував би окремий ген для кожного квадратного міліметра (чи іншої маленької одиниці вимірювання) шкіри. Вся поверхня шкіри дорослого банківського клерка «сканувалася» б, інформація про твердість кожного квадратного міліметра ретельно записувалася б і поверталася б назад, до генів цього конкретного квадратного міліметра, — зокрема до відповідних генів у сперматозоїдах.

Але гени не є кресленням. Гена кожного квадратного міліметра в жодному сенсі не існує. Дорослий організм аж ніяк не можна сканувати, повернувши його опис назад до генів. «Координати» мозолі не можна «відшукати» в генетичній інформації, змінивши «відповідні» гени. Ембріональний розвиток є процесом, в якому беруть участь усі робочі гени, — процесом, який за правильного перебігу в потрібному напрямку дає в результаті дорослий організм, але цей процес за самою своєю природою є глибоко незворотним. Успадкування набутих характеристик не лише не відбувається — воно не може відбуватись у жодної життєвої форми, ембріональний розвиток якої є епігенетичним, а не преформістським. Будь-який біолог, що обстоює ідеї ламаркізму (хоча він може бути шокований, почувши це), опосередковано обстоює також ідеї атомістичної, детерміністської, редукціоністської ембріології. Я не хотів навантажувати пересічного читача цією вервечкою претензійних жаргонних слівець, але просто не міг стримати іронію, бо біологи, що сьогодні найближче підійшли до співчуття ламаркізму, також надзвичайно полюбляють використовувати ті самі жаргонізми, критикуючи інших.

Це не означає, що десь у Всесвіті не може існувати якоїсь інопланетної системи життя, в якій ембріологія таки є преформістською, — життєвої форми, що справді має «генетику за принципом креслення», а тому справді здатна успадковувати набуті характеристики. Наразі я лише показав, що ламаркізм несумісний із відомою нам ембріологією. Моє твердження на початку цього розділу було глибшим: навіть якби набуті характеристики могли успадковуватись, теорія Ламарка все одно була б не здатна пояснити адаптивну еволюцію. Це твердження є настільки потужним, що може бути застосоване до всіх життєвих форм у всьому Всесвіті. Воно базується на двох лініях міркувань, одна з яких пов’язана з труднощами щодо принципу використання й невикористання, а друга — з подальшими проблемами зі спадковістю набутих характеристик. Я розгляну їх у зворотному порядку.

У самій своїй основі проблема з набутими характеристиками полягає ось у чому. Успадкування набутих характеристик — це, звісно, добре, але не всі набуті характеристики є покращеннями. По суті, переважна більшість із них є ушкодженнями й погіршеннями. Очевидно, що якби успадковувались усі набуті характеристики без розбору (зламані ноги та шрами від віспи передавалися б із покоління в покоління так само, як загрубілі підошви та засмагла шкіра), то еволюція не просувалася б у загальному напрямку адаптивного покращення. Більшість характеристик, які будь-яка машина набуває з віком, зазвичай є накопиченням руйнівних впливів часу — зношуванням. Якби вони збиралися разом якимось процесом сканування й поверталися до креслення наступного покоління, то наступні покоління ставали б дедалі немічнішими. Замість того, щоб стартувати зі свіжого, нового креслення, кожне нове покоління починало б життя обтяженим і наляканим накопиченим ослабленням і ушкодженнями попередніх поколінь.

Ця проблема не обов’язково нездоланна. Не можна заперечувати, що деякі набуті характеристики є покращеннями, і теоретично можливо, що механізм спадковості міг би якимось чином розрізняти покращення й погіршення. Але замислившись над тим, як це розрізнення могло би працювати, ми підходимо до питання, чому набуті характеристики іноді бувають покращеннями. Чому, наприклад, ділянки шкіри, що використовуються, на кшталт підошов тих, хто бігає босоніж, стають товстішими та грубішими? На перший погляд здається ймовірнішим, що шкіра стала б тоншою: у більшості машин у процесі зношування деталі тоншають з тієї очевидної причини, що дрібні частинки матеріалу при цьому втрачаються, а не додаються.

Дарвіністи, звісно, мають на це готову відповідь. Шкіра при зношуванні стає товстішою, бо природний відбір у предковому минулому сприяв тим індивідам, шкіра яких випадково реагувала на зношування таким корисним чином. Так само природний відбір сприяв тим представникам предкових поколінь, які випадково реагували на сонячне світло, стаючи коричневими. Дарвіністи стоять на тому, що єдина причина, чому хоча б меншість набутих характеристик є покращеннями, полягає в існуванні підмурків попереднього дарвінівського відбору. Іншими словами, теорія Ламарка здатна пояснити адаптивне покращення в процесі еволюції, лише, так би мовити, сидячи на спині дарвінівської теорії. За умови наявності на задньому плані дарвінівського відбору, який гарантує корисність деяких набутих характеристик і надає механізм розрізнення корисних і шкідливих на­дбань, спадковість набутих характеристик теоретично могла би привести до якогось еволюційного покращення. Але покращення, хоч яким би воно було, відбувається виключно за рахунок дарвінівських підмурків. Для пояснення адаптивного аспекту еволюції доводиться повертатися до дарвінізму.

Те саме справедливо й для набагато важливішого класу набутих покращень — тих, що групуються під назвою «навчання». Упродовж свого життя тварина стає досвідченішою у справі виживання. Вона засвоює, що для неї добре, а що ні. Її мозок зберігає цілу бібліотеку спогадів про світ, а також про те, які дії зазвичай приводять до бажаних наслідків, а які до небажаних. Відповідно, багато що у поведінці тварини є набутими характеристиками і багато що з цих надбань — «навчання» — насправді заслуговує на те, щоб називатися покращенням. Якби батьки могли якимось чином транскрибувати мудрість життєвого досвіду в свої гени так, аби їхнє потомство народжувалось із уже вбудованою бібліотекою чужого досвіду, готовою для використання, це потомство могло би починати життя на один стрибок попереду. По суті, можна було б прискорити еволюційний прогрес, оскільки в гени автоматично вбудовувались би засвоєні вміння, навички й мудрість.

Але все це передбачає, що зміни поведінки, які ми називаємо навчанням, по суті, є покращеннями. Чому ж вони обов’язково мають бути покращеннями? Тварини дійсно вчаться робити те, що є для них добрим, а не поганим, але чому? Вони зазвичай уникають дій, що в минулому призводили до болю. Але біль не є чимось матеріальним. Біль — це лише те, що мозок розцінює як біль. На щастя, події, що розцінюються як болісні, наприклад насильницьке ушкодження поверхні тіла, випадковим чином водночас є подіями, що зазвичай загрожують виживанню тварини. Але можна легко уявити собі якусь родину тварин, що насолоджувалися б ушкодженнями та іншими подіями, що загрожують їхньому виживанню, — родину тварин, мозок яких влаштований так, що отримує задоволення від ушкоджень і вважає болісними стимули на кшталт смаку поживної їжі, що провіщають добро для їхнього виживання. Насправді ми не бачимо таких тварин-мазохістів у світі лише з тієї дарвіністської причини, що мазохістські предки з очевидних причин не дожили до того, щоб залишити нащадків, які успадкували б їхній мазохізм. Можливо, за допомогою штучного відбору в оббитих повстю клітках, у тепличних умовах, де виживання забезпечують цілі команди ветеринарів і доглядачів, нам і вдалося б вивести родину спадкових мазохістів. Але в природі такі мазохісти не вижили б, і це є фундаментальною причиною того, що зміни, які ми називаємо навчанням, зазвичай будуть покращеннями, а не навпаки. Ми знову дійшли висновку, що має існувати дарвінівський підмурок, який гарантуватиме, що набуті характеристики будуть корисними.

Звернімося тепер до принципу використання й невикористання. Для деяких аспектів набутих покращень цей принцип, схоже, працює доволі добре. Існує ж загальне правило, що не залежить від конкретних деталей: «Будь-яка частина тіла, що часто використовується, має вирости більшою, а будь-яка частина, що не використовується, має стати меншою, якщо взагалі не атрофуватися». Оскільки можна очікувати, що загалом збільшити корисні (а отже, очевидно використовувані) частини тіла буде вигідно, тоді як непотрібних (а отже, очевидно невикористовуваних) частин мог­ло б узагалі не бути, це правило, схоже, має деякий сенс. Тим не менше з принципом використання й невикористання пов’я­зана велика проблема: навіть якби щодо нього не було жодних інших заперечень, він є занадто грубим інструментом для створення надзвичайно витончених адаптацій, які ми фактично бачимо у тварин і рослин.

Раніше приклад ока вже ставав нам у пригоді, то чому б не скористатися ним знову? Подумайте про складні взаємодії всіх цих робочих частин: кришталика з його надзвичайною прозорістю, корекцією кольору та сферичного викривлення; м’язів, що здатні миттєво фокусувати кришталик на будь-якій цілі від кількох дюймів до безкінечності; ірисової діафрагми чи механізму затемнення, що безперервно тонко налаштовує апертуру ока на кшталт камери із вбудованим експонометром і швидким спеціальним комп’ютером; сітківки з її 125 мільйонами фотоклітин кодування кольору; тонкої мережі кровоносних судин, що живлять кожну деталь цієї машини; ще тоншої мережі нервів — еквівалента з’єднувальних провідків і електронних чипів. А тепер, тримаючи в голові всю цю ювелірну складність організації, спитайте себе, чи могла вона бути зведена разом за допомогою принципу використання й невикористання. Відповідь, як на мене, є очевидно заперечною.

Кришталик є прозорим і відкоригованим проти сферичної та хроматичної аберації. Чи могли такі властивості виникнути виключно завдяки використанню? Чи може кришталик промитися до прозорості потоками фотонів, що крізь нього ллються? Чи стане він кращим через те, що використовується, лише з тієї причини, що крізь нього проходить світло? Звісно ж ні. З якого б дива йому це робити? Чи розсортуються клітини сітківки на три кольорочутливі класи лише тому, що їх бомбардує світло різних кольорів? Знову ж таки, з якого б то дива їм це робити? Коли м’язи для фокусування кришталика вже існують, тренування справді змушує їх ставати дедалі більшими й сильнішими; але саме по собі це не змусить зображення ввійти в точніший фокус. Правда в тому, що принцип використання й невикористання не здатен сформувати нічого, крім найгрубіших і найменш разючих адаптацій.

Дарвінівський відбір, з іншого боку, не має жодних проблем із поясненням кожної крихітної детальки. Наявність гарного зору, точного й достовірного до найменших дрібниць, може бути для тварини питанням життя і смерті. Кришталик, належним чином сфокусований і відкоригований проти аберації, може бути для швидкокрилого птаха на кшталт стрижа головним чинником, що дає йому змогу зловити муху, а не вліпитись у скелю. Добре змодульована ірисова діафрагма, що швидко затемнює кришталик, коли виходить сонце, може бути тим, що допомагає вчасно побачити хижака, щоб утекти, а не бути засліпленим на якусь фатальну мить. Будь-яке покращення ефективності ока, хоч яким би незначним і глибоко захованим у внутрішніх тканинах воно було, може посприяти виживанню та репродуктивному успіхові тварини, а отже, поширенню генів, що обумовлюють це покращення. Таким чином, дарвінівський відбір здатен пояснити еволюцію покращень. Теорія Дарвіна пояснює еволюцію успішного апарату виживання як прямий наслідок самого його успіху. Взаємозв’язок між поясненням і тим, що треба пояснити, є прямим і детальним.

Теорія ж Ламарка, з іншого боку, покладається на хитке й дуже непевне правило: усе, що активно використовується, виграло б, якби стало більшим. Усе зводиться до покладання на кореляцію між розміром того чи іншого органа і його ефективністю. Якщо така кореляція й існує, то вона, безумовно, є надзвичайно слабкою. Дарвінівська теорія, по суті, покладається на кореляцію між продуктивністю того чи іншого органа і його ефективністю — кореляцію просто ідеальну! Ця слабкість теорії Ламарка не залежить від детальних фактів про конкретні форми життя, які ми бачимо на цій планеті. Це загальна слабкість, що стосується будь-якого типу адаптивної складності, і я думаю, що вона має стосуватися життя в будь-якому місці Всесвіту, хоч якими б чужими й дивними були його особливості.

Отже, наше спростування ламаркізму вийшло доволі спустошливим. По-перше, його ключове припущення про спадковість набутих характеристик, схоже, є хибним для всіх відомих нам життєвих форм. По-друге, воно не лише є хибним, а й має бути хибним для будь-якої життєвої форми, що покладається на епігенетичний («рецепт»), а не преформістський («креслення») тип ембріології, і це стосується всіх досліджених життєвих форм. По-третє, навіть якби припущення теорії Ламарка було правдою, ця теорія в принципі, причому з двох зовсім різних причин, не здатна пояснити еволюцію серйозної адаптивної складності, і не лише на нашій Землі, а й у будь-якому місці Всесвіту. Таким чином, не можна сказати, що ламаркізм є теорією, конкурентною дарвінівській, що виявилася хибною. Ламаркізм взагалі не є конкурентом дарвінізму. Він навіть не є серйозним кандидатом на роль пояснення еволюції адаптивної складності. Як потенційний конкурент дарвінізму він був приречений із самого початку.

Існує також кілька інших теорій, що пропонувались (і навіть час від часу досі пропонуються) як альтернативи дарвінівському відбору. І знову я покажу, що насправді вони не є серйозними альтернативами взагалі. Я продемонструю (це насправді очевидно), що всі ці «альтернативи» — «нейтралізм», «мутаціонізм» і т. ін. — можуть відповідати чи не відповідати за якусь частину помітних еволюційних змін, але вони не можуть відповідати за адаптивні еволюційні зміни в напрямку створення вдосконалених пристосувань для виживання, таких як очі, вуха, ліктьові суглоби та інструменти ехолокації. Звісно, значна кількість еволюційних змін можуть бути неадаптивними, і в такому випадку ці альтернативні теорії цілком можуть мати важливе значення в деяких аспектах еволюції, але лише в нецікавих, а не в пов’язаних із особливостями, що відрізняють життя від нежиття. Зокрема, це помітно у випадку нейтралістської теорії еволюції. Вона має довгу історію, але найзрозумілішою є у своєму сучасному, молекулярному вигляді, в якому її активно просуває видатний японський генетик Мотоо Кімура, чий стиль викладу англійською, до речі, може присоромити багатьох носіїв цієї мови.

Із нейтралістською теорією ми вже побіжно зустрічалися. Її суть, як ви пам’ятаєте, полягає в тому, що різні версії однієї молекули, наприклад молекули гемоглобіну, що відрізняються нюансами амінокислотної послідовності, працюють однаково добре. Це означає, що з погляду природного відбору мутації від однієї альтернативної версії гемоглобіну до іншої є нейтральними. Нейтралісти вважають, що переважна більшість еволюційних змін на рівні молекулярної генетики є нейтральними — випадковими щодо природного відбору. Представники ж альтернативної школи генетики, яких називають селекціоністами, вважають, що природний відбір є потужною силою навіть на рівні найменшої деталі в усіх точках молекулярного ланцюжка.

Тут важливо розрізняти два абсолютно різних питання. Перше має стосунок до теми цього розділу: чи є нейтралізм альтернативою природному відбору як пояснення адаптивної еволюції? Друге ж питання зовсім інше: чи є більшість еволюційних змін, що насправді відбуваються, адаптивними? За умови, що ми говоримо про еволюційні зміни від однієї форми молекули до іншої, яка ймовірність того, що ці зміни здійснюються шляхом природного відбору, і яка ймовірність того, що це будуть нейтральні зміни унаслідок випадкового дрейфу? Навколо другого питання серед молекулярних генетиків точаться запеклі баталії, гору в яких бере то одна сторона, то друга. Але якщо ми зосередимо увагу на адаптації (першому питанні), то побачимо, що все це — буря у склянці води. Для нас нейтральна мутація може взагалі не існувати, бо ані ми, ані природний відбір не здатні її побачити. Коли ми розмірковуємо про ноги, руки, крила, очі та поведінку, нейтральна мутація — то взагалі не мутація! Повертаючись до аналогії з рецептом, страва смакуватиме так само, навіть якщо якісь слова рецепта «мутують» і почнуть писатися іншим шрифтом. Для тих, кого цікавить готова страва, рецепт залишається тим самим, хоч у якому б вигляді його надрукували: так, так чи так. Молекулярні генетики схожі на педантичних друкарів. Вони переймаються фактичною формою слів, якими написано рецепти. Природний же відбір цим не переймається, як не слід цього робити й нам, коли ми говоримо про еволюцію адаптацій. Коли ж ідеться про інші аспекти еволюції, наприклад про швидкість еволюції в різних спадкових ліній, нейтральні мутації мають викликати значно більший інтерес.

Навіть найпалкіший нейтраліст доволі легко погодиться, що за всі адаптації відповідає природний відбір. Він стверджуватиме лише те, що більшість еволюційних змін не є адаптаціями. Він цілком може мати рацію, хоча одна школа генетиків із цим явно не згодна. Не втручаючись у цю суперечку, особисто я сподіваюся, що нейтралісти переможуть, бо це значно полегшить виявлення еволюційних взаємозв’язків і темпів еволюції. Обидві сторони погоджуються в тому, що нейтральна еволюція не може привести до адаптивного покращення з тієї простої причини, що вона є, за визначенням, випадковою, тоді як адаптивне покращення є, за визначенням, невипадковим. І знову, ми не змогли знайти якоїсь альтернативи дарвінівському відбору як поясненню тієї особливості життя, що відрізняє його від нежиття, а саме адаптивної складності.

Тепер перейдімо до іншого відомого з історії конкурента дарвінізму — теорії «мутаціонізму». Сьогодні нам важко її осягнути, але на початку ХХ століття, коли явище мутації вперше отримало свою назву, вона розцінювалася не як необхідна частина дарвінівської теорії, а як альтернативна теорія еволюції! Існувала школа генетиків, так звані мутаціоністи, до якої належали такі відомі вчені, як Гуґо де Фріз і Вільям Бейтсон (одні з перших перевідкривачів принципів спадковості Менделя), Вільгельм Йоганнсен (винахідник слова «ген») і Томас Гант Морґан (автор хромосомної теорії спадковості). Де Фріз був особливо вражений масштабами змін, які може викликати мутація, і вважав, що нові види завжди породжуються однією-єдиною великою мутацією. На пару з Йоганнсеном він вірив, що більшість змін усере­дині виду є негенетичними. Усі мутаціоністи були переконані, що відбір у найкращому разі відіграє в еволюції роль прополювача. Справжньою ж творчою силою є мутація й лише вона. Менделівська генетика вважалася не головною опорою дарвінізму, як сьогодні, а його антитезою.

Сучасному біологу може бути дуже важко не посміятися з такої ідеї, але нам геть не слід вдаватися до зверхнього тону самого Бейтсона: «Ми звертаємося до Дарвіна через його незрівнянне зібрання фактів, [але] він для нас більше не є філософським авторитетом. Ми читаємо його схему еволюції, як читали б Лукреція чи Ламарка». А ось іще: «…як сьогодні багато хто з нас розуміє, трансформація мас населення невідчутними кроками, керованими відбором, настільки не відповідає дійсності, що можна лише дивуватись як браку проникливості, демонстрованому прихильниками цієї ідеї, так і вмінню переконувати, завдяки якому її зробили схожою на прийнятну хоча б на деякий час». Ситуацію змінив голов­ним чином Р. А. Фішер, який показав, що менделівська дискретна спадковість насправді є далеко не антитезою дарвінізму, а його невіддільною складовою.

Мутації необхідні для еволюції, але як комусь узагалі мог­ло спасти на думку, що вони є достатніми її умовами? Еволюційна зміна є покращенням значно більшою мірою, ніж можна було б очікувати від самого лише випадку. Проблема з мутацією як єдиною еволюційною силою звучить просто: з якого б то дива мутація «знала», що саме для тварини буде добре, а що ні? Переважна більшість усіх можливих змін, які тільки могли б відбутися з уже наявним складним механізмом на кшталт якогось органа, зроблять його тільки гіршим. Лише крихітна меншість змін його покращать. Усі, хто хоче довести, що мутація без відбору є рушійною силою еволюції, мають пояснити, як так виходить, що мутації зазвичай бувають на краще. За допомогою якої такої загадкової внутрішньої мудрості організм вирішує мутувати в напрямку саме покращення, а не погіршення? Як бачите, насправді це те саме питання, тільки сформульоване іншими словами, яке ми порушували щодо ламаркізму. Зайве говорити, що мутаціоністи на нього так і не відповіли. Дивно те, що вони взагалі, схоже, не переймалися цим питанням.

У наші дні (причому несправедливо) це здається нам іще абсурднішим, бо ми виховані в переконанні, що мутації є «випадковими». Якщо мутації є випадковими, то вони, за визначенням, не можуть вести до покращення. Але ж представники школи мутаціоністів, ясна річ, мутації випадковими не вважали. Вони були переконані, що організм має вбудовану тенденцію змінюватися в одних напрямках, а не в інших, хоча й залишали відкритим питання про те, як організм «знає», які зміни були б добрими для нього в майбутньому. Хоча ми й відкидаємо це як містичну маячню, для нас важливо точно визначити, що ми маємо на увазі, коли говоримо, що мутації є випадковими. Випадковість буває різною, і багато людей плутають різні значення цього слова. Насправді в багатьох аспектах мутації не випадкові. Я лише наполягатиму, що ці аспекти не містять жодного еквівалента передбачення того, що покращить життя тварини. А якийсь еквівалент передбачення був би справді необхідним, якби мутація без відбору використовувалася для пояснення еволюції. Тому буде повчально подивитися трохи уважніше на те, в якому сенсі мутації є випадковими, а в якому ні.

Перший аспект, в якому мутації є невипадковими, буде таким. Мутації не відбуваються спонтанно, а спричиняються певними фізичними подіями. Вони викликаються так званими «мутагенами» (небезпечними, бо з них часто починається рак) — рентгенівськими й космічними променями, радіоактивними речовинами, різноманітними хімічними сполуками й навіть іншими генами, які називаються «гени-мутатори». По-друге, не всі гени будь-якого виду мутують з однаковою ймовірністю. Кожен локус хромосом має свою власну характерну для нього частоту мутацій. Наприклад, частота, з якою мутація створює ген хореї Гантінґтона (хвороби, аналогічної танцю святого Віта), що вбиває людей на початку середнього віку, становить приблизно 1 на 200 тисяч. Відповідна частота для ахондроплазії (знайомого багатьом синдрому карликовості, характерного для басет-гаундів і такс, коли кінцівки виростають занадто короткими для тіла) приблизно в 10 разів вища. Ці частоти вимірюються за звичайних умов. За умови ж впливу мутагенів на кшталт рентгенівських променів частоти мутацій зростають. Деякі частини хромосоми є так званими «гарячими точками» з високим оборотом генів — дуже високою локальною частотою мутацій.

По-третє, в кожному локусі хромосом, «гаряча» це точка чи ні, мутації в певних напрямках можуть бути ймовірнішими, ніж у зворотних. Це породжує явище, відоме як «мутаційний тиск», що може мати еволюційні наслідки. Навіть якщо, наприклад, дві форми молекули гемоглобіну (форма 1 і форма 2) є нейтральними з погляду відбору в тому сенсі, що вони обидві однаково добре переносять кисень у крові, мутації від першої до другої все одно можуть бути поширенішими, ніж зворотні мутації від другої до першої. У цьому випадку мутаційний тиск матиме тенденцію робити форму 2 поширенішою, ніж форму 1. Мутаційний тиск у конкретному локусі хромосоми вважається нульовим, якщо частота прямих мутацій у цьому локусі точно врівноважується частотою зворотних мутацій.

Тепер ми бачимо, що питання про те, чи є мутації насправді випадковими, аж ніяк не тривіальне. Відповідь на нього залежить від того, в якому значенні розуміти слово «випадкові». Якщо говорити про «випадкові мутації» в тому сенсі, що на них не впливають зовнішні умови, то ця заява спростовується рентгенівськими променями. Якщо думати, що вислів «випадкові мутації» означає однакову ймовірність мутації всіх генів, то на невипадковість мутацій указують «гарячі точки». Якщо ж вважати, що поняття «випадкові мутації» означає нульовий мутаційний тиск у всіх локусах хромосом, то мутації знову не є випадковими. По-справж­ньому випадковими мутації є, лише якщо вживати слово «випадкові» у значенні «жодного загального зсуву в бік покращення організму». Усі три типи справжньої невипадковості, які ми розглянули, безсилі зсунути еволюцію в напрямку адаптивного покращення на противагу будь-якому іншому (функціонально) «випадковому» напрямку. Існує й четвертий тип невипадковості, для якого це також справедливо, але трохи менш очевидно. Доведеться приділити йому деякий час, бо він усе ще збиває з пантелику навіть деяких сучасних біологів.

Є люди, для яких слово «випадкові» має, на мою думку, доволі химерне значення. Я процитую висловлювання двох опонентів дарвінізму, П. Сондерса та М.-В. Го, щодо їхнього уявлення про погляди дарвіністів на «випадкові мутації»: «Неодарвіністська концепція випадкової мінливості несе в собі ту велику помилку, що все збагненне є можливим». «Усі зміни вважаються можливими, причому всі однаково ймовірними» (курсив мій). Аж ніяк не поділяючи таку віру, я взагалі не розумію, як можна було б почати в це вірити, навіть теоретично! Як узагалі можна було б вважати, що «всі» зміни є однаково ймовірними? Усі зміни? Щоби дві речі чи більше були «однаково ймовірними», необхідно, аби ці речі можна було визначити як окремі події. Наприклад, можна сказати: «Голови і хвости є однаково ймовірними», бо розвиток голів і розвиток хвостів є двома окремими подіями. Але «всі можливі» зміни тіла тварини не є окремими подіями такого типу. Візьмімо дві можливі події: «видовження коров’ячого хвоста на один дюйм» і «видовження коров’ячого хвоста на два дюйми». Чи є вони окремими подіями, а тому «однаково ймовірними»? Чи, може, вони є просто кількісними варіантами однієї й тієї самої події?

Очевидно, що перед нами своєрідна карикатура на дарвініста, уявлення якого про випадковість є надзвичайно абсурдним, якщо не вкрай безглуздим. Мені навіть знадобився де­який час, аби усвідомити, що це карикатура, настільки вона була чужою відомому мені способу мислення дарвіністів. Але тепер я таки, здається, в ній розібрався і спробую пояснити її, бо вважаю її корисною для нашого розуміння того, що стоїть за доволі багатьма нібито запереченнями дарвінізму.

Мінливість і відбір працюють разом, породжуючи еволюцію. Дарвіністи кажуть, що мінливість є випадковою в тому сенсі, що вона не спрямована на покращення і що за тенденцію до покращення в процесі еволюції відповідає відбір. Можна уявити своєрідний континуум еволюційних доктрин із дарвінізмом на одному його краю та мутаціонізмом на іншому. Запеклий мутаціоніст вважає, що відбір не відіграє в еволюції жодної ролі. Напрямок еволюції визначається напрямком запропонованих мутацій. Наприклад, візьмемо збільшення головного мозку людини, що відбулося за останні кілька мільйонів років нашої еволюції. Дарвіністи кажуть, що мінливість, запропонована відбору мутацією, охоплювала особин із меншими мізками та з більшими й відбір віддав перевагу останнім. Мутаціоністи ж кажуть, що зсув на користь більших мізків був закладений уже в мінливості, запропонованій мутацією, — жодного відбору (або потреби в ньому) після запропонованої мінливості не було, а мізки стали більшими через зсув мутаційних змін у напрямку більших мізків. Якщо підсумувати, то ідея тут така: в еволюції стався зсув на користь більших мізків, який міг бути викликаний самим лише відбором (дарвіністський погляд) або самою лише мутацією (мутаціоністський погляд), причому між цими двома поглядами можна уявити континуум, своєрідний компроміс між двома можливими джерелами еволюційного зсуву. Проміжний погляд полягав би в тому, що стався якийсь зсув у мутаціях у бік збільшення мозку й відбір збільшував цей зсув у популяціях, які виживали.

Певна карикатурність спостерігається в уявленні про те, що мають на увазі дарвіністи, коли говорять, що в мутаційній мінливості відбору не пропонується жодного зсуву. Для мене як реального дарвініста це означає лише, що мутація не зсувається систематично в напрямку адаптивного покращення. Але для перебільшеного, карикатурного дарвініста це означає, що всі збагненні зміни є «однаково ймовірними». Якщо відкласти вбік логічну неможливість такої віри, на що вже вказувалось, ця карикатура на дарвініста начебто вірить, що організм є безмежно піддатливою глиною, готовою бути виліпленою всемогутнім відбором у будь-яку форму, якій той сприятиме. Важливо усвідомлювати відмінність між реальним дарвіністом і карикатурним. Для цього ми скористаємося конкретним прикладом того, чим відрізняються пристосування до польоту в кажанів і ангелів.

Ангелів зазвичай зображують із крилами, що ростуть зі спини, залишаючи їхні руки не вкритими пір’ям. Кажани, з іншого боку, так само, як птахи та птеродактилі, окремих передніх кінцівок не мають. Передні кінцівки їхніх предків переросли в крила й не можуть використовуватись (або можуть, але вони будуть при цьому дуже незграбними) для інших цілей, таких як утримання їжі. А тепер подивимось, якою могла би бути розмова між реальним дарвіністом і карикатурою на нього.