Огарок во тьме. Моя жизнь в науке
Затем мы могли бы проделать то же самое для пар древесных и наземных видов: {белка, крыса} {древесная лягушка, лягушка} {древесный кенгуру, кенгуру}; затем то же самое – для видов подземных и надземных: {крот, землеройка} {медведка, сверчок} {слепыш, крыса} и так далее. В случае с водными и сухопутными животными можно ожидать, что одним из ответов будут перепончатые лапы, и это довольно очевидно. Но я бы надеялся, что компьютер обнаружит и менее очевидные ответы, скрытые в глубинах организмов животных. Например, что-то в химическом составе крови. И, возвращаясь к “Генетической книге мертвых”, мы могли бы проделать то же упражнение с генами. Есть ли гены, связывающие одних водных животных с другими, хоть они и не близкие родственники? Обычно мы ожидаем, что генетические сопоставления сообщат нам о том, какие животные близкородственны друг другу. Морские и сухопутные игуаны, будучи близкими родственниками, наверняка окажутся очень похожими по большинству своих генов. Но я бы надеялся и на обратное: найти горстку генов, которые объединяют морских игуан с другими морскими животными и отличают их от сухопутных игуан и других сухопутных животных: может быть, например, ген, связанный с выведением из организма соли.
Об этом всем мы долгие годы размышляли, беседовали и спорили со студентами на консультациях, и в конце концов я придумал выражение “Генетическая книга мертвых” и предположил, что достаточно осведомленный зоолог, столкнувшись с неведомым животным, будет способен с помощью компьютера воссоздать образ жизни этого животного – точнее говоря, его предков. В частности, в генах, которые помогли предкам этого животного выжить, закодировано описание мира предков: хищники, климат, паразиты, социальные отношения – и все это можно расшифровать.
На консультациях, где мы со студентами набрасывали эти мысли, я помнил и своего учителя, Артура Кейна, и его изречение: “Животное таково как есть, потому что таким ему и нужно быть”. Когда-то, в студенчестве, я сидел в оксфордском пабе “Королевский дуб” (известном как “докторский паб”, потому что напротив располагалась старая больница Рэдклиффа) и в одиночестве ужинал, вынужден с досадой признать, яичницей с беконом. Так совпало, что Артур занимался тем же самым в том же пабе, так что мы сели вместе (признаю и это с досадой – так же встретились два “путешественника”-бизнесмена, основавшие христианское содружество “Гедеоновы братья”). Мы беседовали о таксономии и приспособлении, и в какой-то момент Артур пояснил свои рассуждения примером: белку можно описать как крысу, отдалившуюся на определенное расстояние от крысоподобного предка по “шкале древесности”. Этот образ запал мне в память и лег в основу главы в книге “Расплетая радугу” под названием “Генетическая книга мертвых”, а также в основу Музея всех возможных животных, основной темы двух глав книги “Восхождение на гору Невероятности” (см. ниже). Но музей был более прямо связан с моими опытами компьютерного моделирования, которые я начал, когда писал “Слепого часовщика”.
Эволюция в пикселях
Третья глава книги “Слепой часовщик”, “Накопление небольших изменений”, потребовала столько же времени и усилий, как все остальные десять глав вместе. А все из-за того, что я проводил недели и месяцы за написанием набора компьютерных программ, который назывался “Слепой часовщик”: программы путем искусственного отбора выращивали на экране “компьютерных биоморфов”. Слово “биоморф” я позаимствовал у своего друга Десмонда Морриса, чьи сюрреалистические картины изображают квазибиологические формы жизни: по его собственным, совершенно правдоподобным, словам, изображенные существа “эволюционируют” от холста к холсту. Картина Десмонда “Долина зарождения” стала обложкой книги “Эгоистичный ген”. На одной из выставок Десмонда я купил оригинал: его цена (750 фунтов) в точности совпадала с авансом, который мне выдало издательство “Оксфорд юниверсити пресс”, и на меня накатила блажь. Десяток лет спустя я рассказал Десмонду о “Слепом часовщике”, и название так увлекло его, что он тут же принялся за работу – одноименную картину. И эта картина (правда, она имеет больше отношения к названию, чем к содержанию книги) позже украсила обложки “Слепого часовщика” в изданиях как “Лонгмен”, так и “Пенгвин”.
Программу с компьютерными биоморфами я написал на “Паскале” – давно устаревшем языке программирования, который, в свою очередь, был прямым потомком еще более устаревшего “Алгола-60”, который я выучил в студенчестве. Я все время обращался к инструментарию Apple Macintosh — набору встроенных программ на машинном коде, благодаря которому “Мак” выглядит и работает так, как мы привыкли (и его так часто пытаются копировать). Полдюжины технических руководств к маковскому инструментарию стали моей библией – все более замусоленной и испещренной заметками.
Еще я все время обращался за советами и помощью к Алану Грейфену, человеку неистощимого терпения: не то чтобы он лучше меня умел программировать на “Маке”, вовсе наоборот, – но у него были неоспоримые преимущества по части IQ. Как мог бы выразиться П. Г. Вудхауз, “по той части, что у нас выше запонки воротника, Алан непревзойден”. Или, как сказала о нем Мэриан: “У него есть эта раздражающая привычка оказываться правым”. Во время моего программистского марафона Алан как-то раз весьма заботливо заметил, что сочувствует мне: я завяз в особенно сложном коде, но забрался слишком глубоко, чтобы бросить. Звучит по-конкордовски, и в каком-то смысле так и было: бросить значило бы выкинуть всю работу, которую я уже туда вложил. Но дело было не только в этом. Меня толкала вперед биологическая интуиция, практически инстинктивное чутье; осмелюсь даже слегка гордиться этим: я, как биолог, унюхал нечто, что должно сработать. Меня гнало вперед убеждение, что из моего алгоритма для генерации биоморфов должно возникнуть нечто многообещающее – если только я справлюсь и выберусь из трясины сложного кода.
Главным была фрактальная сущность вложенной “эмбриологии” моих биоморфов: рекурсивная процедура выращивания деревьев, количественные подробности которой задавались набором из девяти чисел (а в более поздних версиях программы их было больше), которые я назвал генами. Очевидно, что изменение численных значений генов изменяло морфологию биоморфа. Но не так очевидно, что изменение часто происходило в биологически интересном направлении. Я привнес дарвинизм (но не половое размножение), “выводя” бесполым образом биоморфов-потомков от биоморфов-родителей при помощи искусственного отбора. Компьютер предлагал варианты потомков со слегка мутировавшими генами, и человек выбирал, какой потомок породит следующее поколение, – и так далее, бесконечное число раз. Численные значения генов были скрыты: подобно заводчикам скота или роз, заводчик биоморфов видел лишь последствия генетических изменений – морфологию на экране компьютера.
В мечтах я предвидел, что возникнет нечто интересное и неожиданное. Но я не смел надеяться, что мои биоморфы эволюционируют от ботаники до самой энтомологии!
Составляя программу, я никак не думал, что она сможет выдать что-нибудь кроме различных древовидных форм. Я ожидал плакучих ив, ливанских кедров, пирамидальных тополей, водорослей, в крайнем случае – оленьих рогов. Ни моя биологическая интуиция, ни мой двадцатилетний опыт программиста, ни самые дерзкие из моих фантазий – ничто не подготовило меня к тому, что я увидел на экране. Уже не помню, в какой именно момент меня осенило, что из получающейся последовательности может выйти нечто, напоминающее насекомое. Охваченный этой нелепой догадкой, я из поколения в поколение стал отбирать те биоморфы, которые были похожи на насекомых хоть сколько-нибудь больше других. Чем сильнее проступало сходство, тем меньше я верил своим глазам. <… > До сих пор не могу удержаться и не поделиться с вами тем чувством ликования, которое я испытал, когда эти изящные существа впервые возникли передо мной на экране. В голове отчетливо зазвучали торжествующие начальные аккорды из “Так говорил Заратустра” (главный мотив в фильме “Космическая одиссея 2011 года”). От волнения я не мог есть, а ночью, когда попытался заснуть, у меня перед глазами, стоило лишь закрыть их, кишели “мои” насекомые.
Существуют и продаются компьютерные игры, в которых игроку кажется, будто он блуждает по подземному лабиринту, имеющему определенную, хотя и сложную, географию, и встречает там драконов, минотавров и прочих сказочных противников. Эти чудовища не слишком разнообразны, и все они, так же как и сам лабиринт, были разработаны человеческим разумом программиста. В эволюционной игре – как компьютерной, так и реальной – у игрока (или у наблюдателя) тоже создается впечатление, что он, образно говоря, бродит по лабиринту разветвленных коридоров, но только количество возможных маршрутов практически бесконечно, а монстры, встречающиеся на пути, непредумышленны и непредсказуемы. Когда я скитался по закоулкам Страны биоморфов, мне попадались жаброногие рачки, храмы ацтеков, окна готических соборов, наскальные изображения кенгуру, а однажды – памятный, но не желающий воспроизводиться случай – вполне приемлемая карикатура на теперешнего профессора логики имени Уайкхема.