Огарок во тьме. Моя жизнь в науке

Мое рассуждение не было логически неуязвимым, но мне оно все еще кажется убедительным. Оно стало моим ответом на вопрос “Во что вы верите, но не можете доказать?” в ежегодной серии Джона Брокмана “Грань”. Ответ сводился к одному тезису: “Никто еще не придумал приемлемой альтернативы естественному отбору”. Должен признать, что в такой формулировке его можно опровергнуть, как только кто-то эту альтернативу придумает. Но ученым дозволено предчувствовать, и в основе моего рассуждения лежало устойчивое предчувствие, что опровержения не обнаружится, не может обнаружиться. Я изложил аргументы, на мой взгляд, неуязвимые в принципе – а не просто на практике – против всех известных альтернатив естественному отбору, особенно ламарковской теории, куда входили “упражнение и неупражнение” и наследование приобретенных свойств. Прежде биологи соглашались с Эрнстом Майром, столетним основателем неодарвинистского синтеза; он считал, что гипотеза Ламарка в целом логична, разве что пасует перед тем, что Томас Гексли назвал бы уродливым фактом: приобретенные характеристики не наследуются. Из представлений Майра следовало, что если бы существовала планета, на которой приобретенные характеристики наследуются, то эволюция на этой планете могла бы следовать принципам Ламарка, и все бы шло отлично. Вот против чего я изо всех сил выступал – кажется, вышло убедительно, и до сих пор никто не опубликовал опровержения.
Хорошо известно, что мышцы, часто используемые для определенной цели, увеличиваются в размерах и лучше служат этой цели. Тягайте штангу, и у вас нарастут мышцы. Ходите босиком, и кожа на ваших стопах огрубеет. Бегайте марафоны, и будете лучше бегать марафоны: ваши сердце, легкие, мышцы ног и многое другое приспособится к этой задаче. Так что на гипотетической планете, где эволюция следует принципам Ламарка, накачанные мышцы, загрубевшие пятки и тренированные легкие передадутся следующим поколениям. Ламарк считал, что улучшения развиваются именно по такому принципу. Обычным возражением становится тот уродливый факт, что приобретенные характеристики не наследуются. Мои возражения были устроены иначе: я отталкивался не от фактов, а от принципов и говорил о трех аспектах.
Во-первых, даже если бы приобретенные характеристики наследовались, принцип упражнения и неупражнения слишком примитивный и ненаправленный, чтобы им можно было объяснить большинство примеров адаптивной эволюции. Хрусталик глаза не промывается текущими сквозь него фотонами. Рост мышц представляет собой довольно редкий пример улучшения, наступающего в результате упражнения. Лишь естественный отбор располагает достаточно тонкими и острыми резцами, способными выточить множество крошечных, искусных эволюционных улучшений, точно направленных на цель. Принцип упражнения и неупражнения слишком примитивен и неуклюж. С другой стороны, любое улучшение, опосредованное генами, – сколь бы ни глубоко запрятанное в клеточной химии тела – служит зерном для мельницы тонкого помола, которой располагает естественный отбор.
Во-вторых, лишь малая часть приобретенных характеристик – улучшения. Да, мышцы растут от упражнения, но большинство частей тела от частого использования уменьшаются и изнашиваются, портятся, зачастую покрываются ямками и шрамами. Избитая мысль: предписанное религиями обрезание на протяжении многих поколений так и не дало никакого эволюционного уменьшения крайней плоти. Ламарковской эволюции пришлось бы привлечь какой-то механизм “отбора”, чтобы выделить немногочисленные улучшения (например, огрубение стоп) из массы ухудшений (например, износа бедренных суставов) – а это звучит очень похоже на дарвиновский отбор!
Несмотря на распространенное представление, наши тела – вовсе не ходячая опись шрамов и переломов предков. У моей матери был любимый пес по кличке Банч: он обычно хромал на три из четырех лап (привычный вывих надколенника – обычное дело для небольших собак). У соседки был пес постарше, Бен: тот потерял заднюю лапу, а на оставшиеся три тоже хромал. Так вот, соседка пыталась убедить мать, что Бен, следовательно, – отец Банча!
 
Позвольте мне минутку беззастенчивой сентиментальности. На этой неделе я разбирал потрепанную папку стихотворений, которые мои родители собирали друг для друга долгие годы, кропотливо переписывая от руки. Вот что я нашел: написано рукой моей матери, явно сразу после смерти Банча. Как видно по исправлениям и вычеркиваниям, стихотворение не закончено, но, по-моему, оно достаточно прекрасно, чтобы привести его здесь. И где быть сентиментальным, как не в автобиографии?
 
 
Мой маленький счастливый дух
 
Бежит со мною сквозь года,
 
И нет на свете никого,
 
Кто заменил бы навсегда
 
Тебя, и слезы не унять,
 
Когда они из сердца льют.
 
Ты был частичкою меня —
 
И на дорогах, что бегут
 
По склонам, лесу и лугам,
 
Так одиноко стало тут.
 
Тебя здесь нет – тебя здесь нет.
 
 
Милый Банч. Глупости все это, что нельзя тосковать по собаке, как по человеку. Иначе говоря, оплакивать собаку можно в точности как человека.
Мое третье возражение против любых видов эволюции, основанных на наследовании приобретенных характеристик, вероятно, не универсально применимо к любым формам жизни в любых местах. Тем не менее это возражение верно для всех форм жизни, чья эмбриология устроена эпигенетически (как на земле), а не преформистски. Спорный вопрос – может ли преформистская эмбриология работать вообще (кажется, нет – но об этом поспорим как-нибудь потом). Что значат эти термины, “эпигенетический” и “преформистский”? Они восходят к истокам эмбриологии. Я бы назвал их “эмбриологией оригами” и “эмбриологией 3D-принтера” соответственно. Эмбриология оригами, как я писал в “Рассказе предка” и “Самом грандиозном шоу на Земле”, создает тело, следуя рецепту или программе, где даны инструкции – как выращивать ткани, складывать их в разные стороны, выворачивать наизнанку. Эпигенетическая эмбриология (“оригами”) по природе своей необратима. Нельзя взять тело и восстановить инструкции, по которым оно создано, – как нельзя взять кораблик или птицу-оригами и восстановить последовательность, в которой их складывали, или взять деликатесное блюдо и дословно воссоздать его рецепт.
Преформистская (или “чертежная”) эмбриология устроена иначе. Она обратима, и ее не существует в биологии нашей планеты. Поэтому неверно описывать ДНК как “чертеж”. Если бы чертежная эмбриология существовала, она была бы обратима. Можно воссоздать чертеж дома, измерив все комнаты и уменьшив масштаб. Но даже самые подробные и тщательные измерения тела животного не помогут воссоздать его ДНК.
Преформистская, или “чертежная”, эмбриология хорошо описывается через метафору 3D-принтера. 3D-принтер – естественное продолжение обычного бумажного принтера. Он строит объект “печати” слой за слоем. Я впервые увидел такой потрясающий аппарат в гостях у Илона Маска на его ракетном заводе SpaceX. Тот конкретный 3D-принтер в демонстрационных целях печатал шахматные фигуры. В отличие от фрезерного станка, который выступает в роли скульптора, управляемого компьютером, и вырезает предметы из металлической болванки методом вычитания, 3D-принтер действует методом сложения, выстраивая предмет слой за слоем. Можно выдать принтеру серию послойных сканов существующего 3D-объекта, и он выстроит те же слои в новом объекте-копии. Известная нам жизнь развивается эпигенетическим [150], не преформационистским путем.
Можно было бы (гипотетически, лишь гипотетически) представить, что где-то во Вселенной существует преформистская форма жизни и ее эмбриология работает как 3D-принтер: сканирует тело родителя и слой за слоем строит тело ребенка. И теоретически подобная форма жизни могла бы передавать приобретенные характеристики следующему поколению. Сканирующие механизмы, которые копируют тело, могли бы скопировать приобретенные изменения (в том числе, предположительно, следы увечий и износа). Но все, что нам известно о белковой/ДНК-жизни на этой планете, противится идее сканирования родительского тела, чтобы передать отсканированную информацию в гены для следующего поколения. ДНК работает не так. И не может так работать. Невозможно на основе тела животного воссоздать его ДНК. И единственный способ построить тело на основе генов – вырастить в матке или яйце эмбрион. Более того, возвращаясь к теме обрезания, сканирование тела копировало бы все повреждения, а не только улучшения от “упражнения и неупражнения”.