Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Методология науки
Избранное
Публичные лекции
Лекции для школьников
Библиотека «Династии»
Интервью
Опубликовано полностью
В популярных журналах
Из Книжного клуба
Статьи наших друзей
Статьи лауреатов «Династии»
Выставка
Происхождение жизни
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Новости науки

 
23.01
«Чудесные круги» в пустыне Намиб можно смоделировать

19.01
Чтобы ослабить атаку Т-клеток, опухоль меняет набор неоантигенов

17.01
Ученые разгадали тайну хиолитов — загадочных палеозойских животных

16.01
Описан новый надтип архей, к которому относятся предки эукариот

11.01
Многолетнее исследование черных ворон в Испании выявило преимущества коммунального гнездования






Главная / Библиотека / Из Книжного клуба версия для печати

«Слепой часовщик». Главы из книги

Ричард Докинз


Слепой часовщик

Ричард ДОКИНЗ

Слепой часовщик

Как эволюция доказывает отсутствие замысла во Вселенной

(Richard Dawkins. The Blind Watchmaker: Why the Evidence of Evolution Reveals a Universe without Design)
CORPUS, 2014 г.

Книга знаменитого английского биолога, популяризатора науки и борца с креационизмом защищает эволюционный взгляд на мир и развенчивает мифы, существующие вокруг дарвиновской теории.


Безупречная четкость. Предисловие к русскому изданию

Перед вами одна из самых знаменитых книг Ричарда Докинза «Слепой Часовщик». Книга была написана в середине 1980-х годов, прекрасно известна всем, кто хоть как-то интересовался эволюцией мироздания, была переведена на многие языки, получила несколько солидных премий, завоевала... признана... удостоена и пр., и пр. Поэтому нет сомнений, что читатель держит в руках стоящую книгу. Может возникнуть другой вопрос: не является ли книга Докинза анахронизмом, будет ли она интересна и полезна современному русскому читателю?

С тех пор как был написан оригинал, прошло около 30 лет. Для современной биологии это весьма большой срок. Так, в научных работах редки ссылки на статьи 1990-х годов, а уж 1980-е стали почти ископаемыми (правда, полезными); хорошим тоном считаются ссылки на работы последних двух-трех лет, не более. И дело тут не в отсутствии уважения к авторам пенсионного возраста, а в том, что биология за это время стала совсем другой, с другими методами и задачами. Вспомним, что во время написания «Слепого часовщика» умели различать хромосомы, картировать отдельные гены на них; теперь масштаб генетического разрешения — это отдельные нуклеотиды, составляющие гены со всеми их интронами и экзонами. Вспомним, что слепому часовщику было известно очень небольшое разнообразие мягкотелых ископаемых древности — теперь же это излюбленный материал в работе палеонтологов, именно на его основе реконструируются древнейшие этапы жизни; более того, мы вовсю разбираемся с археями, целым царством (точнее, доменом), с которым часовщик только успел познакомиться. Слепой часовщик оперировал линнеевскими морфологическими таксонами, присматриваясь осторожно к кладистике, вдохновленный возможностями первых, довольно задумчивых персональных компьютеров. Сегодня за секунды строятся эволюционные деревья на основе аминокислотных или нуклеотидных последовательностей отдельных белков, генов, целых геномов. Иными словами, «Слепой часовщик» был адресован тому, позавчерашнему читателю с позавчерашними вопросами, и более того, воспитанному в традициях западной науки.

Но все дело в том, что книга поднимает сложные и важные проблемы, актуальные до сих пор. Мы продолжаем рассуждать в рамках все той же парадигмы — эволюционного развития живого, а она столь же необходима современной биологии, как и 30 лет назад. Эволюционная биология продолжает рассматривать те же вопросы, что и прежде, порой находя неожиданно новые подходы. Именно эти насущнейшие вопросы эволюционной биологии предлагаются вниманию читателя.

Что мы понимаем под сложным объектом, сложностью вообще и почему нас должно интересовать определение сложности? Как понимать «случайность» в работе естественного отбора и так ли случайна эта случайность? Это ключевые вопросы первых двух глав. Нужно отметить, что случайность изменений в качестве сырого материала для естественного отбора вызывает наибольшие психологические трудности для восприятия эволюционной концепции в целом. Докинз решительно и остроумно помогает отделить реальные (научные) трудности от психологических, направляя мысль в содержательное русло.

Глава 3 отправляет нас в страну смоделированных биоморф, и там мы узнаем, на что способны долгие (НЕМЫСЛИМО долгие) пошаговые изменения. Как выясняется, почти на все. Так что пусть читателя не смущает примитивность докинзовских первых моделей (наш искушенный читатель знает, что за 30 лет научились моделировать и аккуратнее, и реалистичнее, и гораздо, гораздо быстрее). Урок все же поучителен — невидимые микромасштабные изменения способны на чудеса невероятного. Даже камни проползают по пустыне сотни метров, ежедневно толкаемые слабейшим трением тонкого утреннего льда!

В 4-й главе мы вместе с автором задумываемся об эволюционных маршрутах — случайны ли они или предопределены тем или иным образом? Докинз приводит интересные примеры конвергентной эволюции, которая строит сходные формы и приспособления из разного (неродственного) подручного материала. Но сегодняшний читатель имеет прекрасную возможность детальнее и глубже взглянуть на это явление — с позиций генетических механизмов конвергенции. Тридцать лет назад конвергенция виделась как конечное число возможных морфологических сочетаний, речи не было о ее генетической базе. Современные генетики нашли примеры разных конвергенций: и тех, которые возникли за счет сходных генетических изменений из-за ограниченного числа возможных жизнеспособных генетических комбинаций, но также возникших за счет разных генетических изменений вследствие, напротив, большого выбора возможных комбинаций. Стоит восхититься решительностью прежних эволюционистов, взявшихся за столь сложное явление. Имеет огромное значение, что Докинз показал его важность для всей конструкции эволюционной теории, встроив конвергенцию в общий ее скелет. Конвергенция, между прочим, неизменно выявляется на самых ранных стадиях становления крупных групп животных и растений, так что мимо нее теперь никак не пройти эволюционисту.

В чем отличие биологического размножения от формирования неживых объектов (глава 5)? Не правда ли, это почти философский, вневременной вопрос. Но если к нему присоединить очевидное продолжение: «Как оно вообще могло возникнуть в природе?», то он приобретает естественно-научный оттенок и становится принципиально решаемым. Докинз обрисовывает тот этап научного поиска, когда предлагались первые содержательные подходы к поискам ответа. Об этом непременно стоит напомнить даже и тем, кто уже знает, какие из этих подходов дали результат, а какие нет и какие биохимические игроки оказались ключевыми для появления эффективной репликации.

Как создается в природе скоординированная сложность, изящно подлаженные друг к другу свойства (главы 6 и 7)? Классические механизмы, призванные это объяснить, найдутся во всех учебниках. Но сочетание их блестящего изложения и сильных примеров встретишь только здесь, в «Слепом часовщике».

Для нас сегодняшних будет интересна и поучительна 9-я глава. В ней эмоционально и довольно-таки непоследовательно (с точки зрения неподготовленного читателя) излагается критика теории прерывистого равновесия. Нас учили, что теория прерывистого равновесия объясняет, как виды появляются за счет изолирующих барьеров, аллопатрически, и что скорость эволюции вида в разных частях ареала и в разное время не остается постоянной, иногда эволюция идет очень быстро, иногда медленно, быстрые изменения трудно отследить по палеонтологической летописи; новый вид, появившись где-то на краю ареала старого вида, может быстро его сменить. Эта теория изначально базировалась на тщательнейше проработанном примере эволюции глаз у представителей одного любопытного рода трилобитов Phacops. Позже появилось множество других, не менее интересных примеров, подтверждающих эту теорию. Что же в этой теории так расстроило Докинза? Имея базовую информацию о теории прерывистого равновесия, мы не можем этого понять. И Докинз нам этого не объясняет, потому что и у него, и у англоязычных читателей в 1980-е годы была другая базовая информация. Ее можно реконструировать по некоторым абзацам главы (или прочитать в интернете). Теория прерывистого равновесия утверждает неравномерность темпов эволюции. Это утверждение было интерпретировано не слишком продуманными популярными статьями в СМИ так, что концепция медленных постепенных эволюционных изменений неверна, поэтому ДАРВИН БЫЛ НЕПРАВ! СМИ подняли шумиху по этому поводу, договорившись до того, что теория Дарвина опровергнута. Тихие одиночные голоса ученых (не стоит смешивать масштабы микро- и макропроцессов, прерывистое равновесие — это о палеонтологии, а не о генетике и т. д.), утонули в мощном потоке громогласных газет, радио- и телепередач. Эмоциональный голос Докинза со страниц «Слепого часовщика» прозвучал решительно и громко. Но, чтобы сделать его убедительнее, пришлось принизить значение концепции прерывистого равновесия на фоне общей теории эволюции. Мол, для всей теории прерывистое равновесие — это так, ерунда, небольшой кусочек мозаики. Возможно, с позиций масштаба эволюционной теории так и есть, но подобное уничижение может привести к другой крайности — отрицанию или недооценке прерывистого равновесия. Для русского читателя, который совершенно не знаком с теми полузабытыми баталиями между западными СМИ и эволюционистами по поводу прерывистого равновесия, такая возможность совсем не исключена — в особенности с учетом докинзовского авторитета. Между тем прерывистое равновесие — это полезный инструмент, объясняющий обширный круг эволюционных явлений. У нас уже имеется свой собственный печальный опыт дискредитации истинных и полезных фактов, якобы противоречащих утверждению о постепенности эволюционных изменений. В годы лысенковщины критики вменяли в вину Н. И. Вавилову отрицание дарвинизма за (кто бы мог сейчас подумать!) гомологические ряды. По мнению оппозиции, дискретность изменчивости наследуемых признаков противоречила идее постепенных мельчайших, не видимых глазу изменений. Как сложилась судьба «антидарвиниста» Вавилова, нам прекрасно известно. Из этих двух примеров — для нас в первую очередь Вавилова, а для западной школы — теории прерывистого равновесия очевидно, насколько опасно для науки смешивать или даже заменять осмысленное содержание яркими лозунгами или сиюминутными целями СМИ или политиков.

Ну и наконец, последняя, 11-я глава разбирает возможные альтернативные теории становления сложных и разнообразных живых существ. Скажете, за 30 лет люди поумнели, поняли, что критика дарвиновской эволюции строилась на незнании фактов и на ложных философских посылах, а теперь-то все наконец разъяснилось? Нет, эта глава исключительно актуальна и сегодня. Аргументация антидарвинистов все та же, факты, которыми они оперируют, — те же, философия неизменна. Поэтому ясно, что дело тут не в недостатке информации, а в чем-то более существенном для человеческой натуры. Что же, Докинз блестяще разъясняет схемы идеологий своих оппонентов и предлагает остроумные практические приемы, как нельзя более востребованные в современном обществе.

Сегодня, приступая к «Часовщику», важно осознавать, в чем основное его достоинство, та суть, которая позволяет смело назвать книгу нужной и современной. Это ясно очерченные проблемы, в рамках которых вопросы поставлены исключительно четко. Эта безупречная четкость подбадривает разум, вселяет надежду, что ответы имеются даже на самые трудные вопросы. Ответы на них могут быть какими угодно — устаревшими или ошибочными либо, напротив, содержательными и провидческими, — они, безусловно, интригующи (ради них, собственно, и написана книга), но не принципиальны. Ответы будут видоизменяться, углубляться, расширяться вместе с самой биологией, а вот вопросы останутся теми же, приобретая по мере поступления информации новые смысловые оттенки.

Остается лишь позавидовать тем, кто приступает к этой книге: им предстоит захватывающее интеллектуальное приключение, к тому же русский перевод передает выразительную легкость оригинального стиля, что тоже будет немало способствовать удовольствию.

Елена Наймарк,
доктор биологических наук

Глава 3. Накопление небольших изменений (фрагмент)


<. . .>

Рис. 2

Развитие эмбриона — процесс слишком замысловатый, чтобы можно было реалистично сымитировать его на маленьком компьютере. Поэтому нужно придумать некий упрощенный аналог: найти такое простое правило вычерчивания рисунков, которому компьютер мог бы легко подчиняться и которое могло бы варьировать под влиянием «генов». Какое же правило мы выберем? В учебниках по информатике часто демонстрируются возможности так называемого рекурсивного программирования на примере простого алгоритма роста деревьев. Компьютер начинает с того, что чертит одиночную вертикальную линию. Затем эта линия разветвляется на две. Затем каждая из получившихся ветвей разделяется на две ветви второго порядка. Затем каждая из этих новых ветвей разделяется на ветви третьего порядка и т.д. Такое программирование называется рекурсивным, потому что в каждой точке всего растущего дерева применяется одно и то же правило (в данном случае правило ветвления). Каким бы большим дерево ни вырастало, каждая его веточка разделяется снова и снова в соответствии все с тем же правилом.

«Глубиной» рекурсии называется такое число веточек n-го порядка, которому позволяется вырасти, прежде чем процесс будет остановлен. На рисунке 2 показано, что будет, если задать компьютеру один и тот же алгоритм черчения, но с разными значениями глубины рекурсии. При высоких степенях рекурсии получается довольно запутанный узор, однако, как ясно видно из рис. 2, достигается он за счет того же самого простейшего правила ветвления. Несомненно, это именно то, что происходит и у настоящих деревьев. Система ветвей дуба или яблони выглядит сложной, но в действительности таковой не является. Правило, лежащее в основе процесса ветвления, элементарно. Просто оно снова и снова применяется в каждой растущей верхушке каждой веточки: ветви дают начало ветвям второго порядка, каждая из которых, в свою очередь, ветвям третьего порядка и так далее. Вот почему все дерево становится в итоге большим и ветвистым.

Рекурсивная бифуркация является также хорошей метафорой эмбрионального развития как растений, так и животных. Я не хочу сказать, будто зародыши животных похожи на ветвящиеся деревья. Они на них не похожи. Но любой эмбрион растет благодаря делению клеток. Каждая клетка всегда делится на две дочерние. А гены в конечном счете всегда осуществляют свои воздействия на организм посредством локального влияния на клетки, которые раздваиваются и раздваиваются. Гены животного ни в коем случае не являются грандиозным чертежом, подробным планом строения целого организма. Как мы дальше увидим, они похожи скорее на рецепт, нежели на чертеж, и более того, на рецепт, которому следует не весь развивающийся зародыш, а каждая клетка или каждое небольшое скопление делящихся клеток. Я не отрицаю того, что любой эмбрион, а впоследствии и взрослая особь имеет некое целостное строение. Но возникает это крупномасштабное строение за счет множества мелких локальных воздействий на клеточном уровне, происходящих повсюду в развивающемся организме. И в первую очередь местные воздействия сказываются на удвоении клеток — то есть на некоей разновидности ветвления. Именно регулируя такие локальные события, гены в конечном итоге влияют и на строение взрослого организма.

Итак, простое правило ветвления выглядит как многообещающий аналог эмбрионального развития. Что ж, превращаем это правило в небольшой компьютерный алгоритм, которому даем название РАЗВИТИЕ, чтобы затем внедрить его в более масштабную программу ЭВОЛЮЦИЯ1. При работе над этой большой программой прежде всего следует задуматься о генах. Какого рода «гены» могут быть представлены в нашей компьютерной модели? В реальной жизни гены делают две вещи: влияют на индивидуальное развитие и передаются следующим поколениям. У настоящих животных и растений десятки тысяч разных генов, но мы в своей компьютерной имитации скромно ограничимся девятью. Каждый ген из этой девятки будет охарактеризован в компьютере просто неким числом, которое будет называться значением гена. Какой-то отдельно взятый ген может, к примеру, иметь значение 4 или −7.

Как же эти гены будут влиять на развитие? Ну, они могут делать это множеством разных способов. Главное, чтобы они вносили в алгоритм РАЗВИТИЕ какие-то небольшие изменения количественного характера. Например, один ген мог бы влиять на угол ветвления, а другой — на длину какой-нибудь из веточек. Еще одна возможная задача для генов, которая сразу же приходит в голову, — менять глубину рекурсии, число последовательных ветвлений. Ответственным за этот эффект я назначил ген номер 9. Таким образом, вы можете рассматривать рис. 2 как изображение семи близкородственных организмов, идентичных друг другу во всем, за исключением гена 9. Не буду вдаваться в подробности того, что именно делает каждый из восьми других генов. Представление о том, какого рода воздействия они производят, вы можете получить, изучив рис. 3. В центре расположено исходное дерево — одно из тех, что изображены на рис. 2. Вокруг него располагается еще восемь. Они точно такие же, как и то, которое в центре, но только у каждого из них был изменен — «мутировал» — какой-то из этих восьми генов. Например, картинка справа от центрального дерева показывает нам, что происходит, когда ген 5 мутирует и к его значению прибавляется 1. Будь на странице больше места, я бы расположил вокруг центрального дерева кольцо из 18 мутантов. Почему именно из 18? Потому что у нас есть девять генов, и каждый из них может мутировать в сторону как «повышения» (когда к его значению прибавляется 1), так и «понижения» (когда из его значения вычитается 1). Следовательно, 18 изображений хватило бы для того, чтобы показать всех мутантов, каких можно получить из одного центрального дерева путем единичного преобразования.

Рис. 3

У каждого из этих деревьев имеется своя собственная, уникальная «генетическая формула» — численные значения всех девяти генов. Я не стал выписывать эти генетические формулы здесь, так как сами по себе они ничего вам не скажут. Это же, кстати, справедливо и для настоящих генов. Гены начинают значить что-либо, только когда в ходе белкового синтеза преобразуются в предписания для развивающегося зародыша. То же и в нашей компьютерной модели: численные значения девяти генов обретают смысл, только будучи переведенными в указания по росту древовидного узора. Но о работе каждого конкретного гена можно получить представление, сравнивая два организма, о которых известно, что они различаются только в этом гене. Сравните, например, исходное дерево в центре рисунка с теми, что расположены по обе стороны от него, и вы получите некоторое представление о том, что делает ген номер 5.

Ровно тем же самым занимаются и генетики в реальной жизни. Обычно генетики не знают, какими путями гены оказывают свое воздействие на эмбрионы. Не знают они и полной генетической формулы каждого животного. Но, сравнив два взрослых организма, различающиеся по одному-единственному гену, они могут увидеть, какое именно действие этот ген оказывает. На самом деле все несколько сложнее, поскольку эффекты генов взаимодействуют друг с другом способами более замысловатыми, чем простое сложение. Но то же самое верно и по отношению к компьютерным деревьям. Еще как верно, и на следующих рисунках мы это увидим.

Вы, вероятно, обратите внимание, что все формы, которые у нас получатся, будут двусторонне-симметричными. Это я установил такое ограничение для подпрограммы РАЗВИТИЕ — отчасти из эстетических соображений, отчасти чтобы уменьшить число необходимых генов (если бы гены не производили одно и то же зеркально отраженное действие на обе стороны вычерчиваемого дерева, нам понадобился бы отдельный набор генов для левой половины и отдельный — для правой), и еще отчасти потому, что надеялся получить картинки, напоминающие животных, а животные в большинстве своем довольно-таки симметричны. По этой же причине отныне я прекращаю называть эти создания «деревьями», а буду говорить «организмы» или «биоморфы». Название «биоморфа» придумал Десмонд Моррис — для существ, отдаленно напоминающих животных, с его сюрреалистических полотен. К его картинам я испытываю особенную привязанность, поскольку одна из них была воспроизведена на обложке моей первой книги. Моррис утверждает, что биоморфы «эволюционируют» в его воображении и что их эволюцию можно проследить по его картинам.

Но вернемся к нашим компьютерным биоморфам и к кругу из 18 возможных мутантов, восемь типичных представителей которых изображены на рис. 3. Поскольку каждый из них находится в одном-единственном мутационном шаге от исходной биоморфы, нам будет нетрудно рассматривать их всех как ее детей. Итак, у нас есть своего рода РАЗМНОЖЕНИЕ, которое, точно так же как и РАЗВИТИЕ, будет воплощено в простом компьютерном алгоритме — еще одном готовом «строительном блоке» для нашей большой программы ЭВОЛЮЦИЯ. Про РАЗМНОЖЕНИЕ следует сказать две вещи. Во-первых, никакого секса: размножение бесполое. Поэтому я полагаю, что биоморфы женского пола — ведь животные, размножающиеся без полового процесса (тли, например), почти всегда устроены как самки. Во-вторых, имеется ограничение для мутаций: всегда происходит только одна за раз. Выходит, что дочь отличается от своей родительницы только по одному из девяти генов. Более того, при каждой мутации к значению соответствующего родительского гена может быть добавлено только +1 или −1. Это не более чем произвольные условия, которые могли бы быть и иными без ущерба для биологического правдоподобия.

Нельзя сказать того же о другом свойстве нашей модели, отражающем один из основных принципов биологии. Форма потомка не создается непосредственно из родительской формы. Очертания каждой новой биоморфы определяются значениями ее собственных девяти генов (влияющих на величину углов, протяженность линий и т.п.), и каждый потомок получает свои девять генов от родительской девятки. В реальной жизни происходит ровно то же самое. Следующему поколению передается не тело — передаются гены, и только они. Гены влияют на эмбриональное развитие того тела, в котором находятся. Затем эти же гены либо передаются следующему поколению, либо нет. Участие в индивидуальном развитии организма никак не влияет на природу генов, однако вероятность их дальнейшей передачи может зависеть от успеха того тела, которое они помогали строить. Вот почему необходимо, чтобы в нашей компьютерной модели два этих процесса — РАЗВИТИЕ и РАЗМНОЖЕНИЕ — были отделены друг от друга, как два водонепроницаемых отсека. Перегородка, разделяющая их, абсолютно герметична за исключением того момента, когда РАЗМНОЖЕНИЕ передает РАЗВИТИЮ значения генов, чтобы те влияли на рост новой биоморфы. РАЗВИТИЕ ни в коем случае не передает гены РАЗМНОЖЕНИЮ обратно, иначе это был бы своего рода ламаркизм (см. главу 11).

Итак, мы составили два наших программных модуля, обозначенных как РАЗВИТИЕ и РАЗМНОЖЕНИЕ. РАЗМНОЖЕНИЕ занимается тем, что передает гены из поколения в поколение с определенной вероятностью мутации. В каждом отдельно взятом поколении РАЗВИТИЕ берет предоставленные РАЗМНОЖЕНИЕМ гены и преобразует их в действие по вычерчиванию фигурок, благодаря чему те появляются на экране компьютера. Настало время объединить эти два алгоритма в одну большую программу под названием ЭВОЛЮЦИЯ.

В сущности, ЭВОЛЮЦИЯ — это бесконечно повторяющееся РАЗМНОЖЕНИЕ. В каждом поколении РАЗМНОЖЕНИЕ получает гены от предыдущего поколения и передает их следующему — но с небольшими случайными изменениями, мутациями. Мутация состоит в том, что к значению какого-то случайно выбранного гена прибавляется +1 или −1. Из этого следует, что в ряду сменяющих друг друга поколений генетические отличия от исходного предка мало-помалу накапливаются и становятся очень большими. Но при всей случайности мутаций эти накапливаемые из поколения в поколение изменения не случайны. В любом отдельно взятом поколении биоморфы-потомки отличаются от своей родительницы случайным образом. Но в том, кто именно из этих потомков будет отобран, чтобы дать начало следующему поколению, случайности уже нет. Вот тут-то и начинает действовать дарвиновский отбор. Критерием для него служат не гены сами по себе, а организмы, на форму которых гены оказывают влияние в ходе РАЗВИТИЯ.

Помимо самовоспроизводства при РАЗМНОЖЕНИИ гены еще и передаются в каждом поколении подпрограмме РАЗВИТИЕ, которая вычерчивает на экране соответствующие организмы, следуя своим собственным строго установленным правилам. В каждом поколении нам показывается весь «выводок» «детенышей» (то есть биоморф следующего поколения). Все они являются мутантными дочерьми одного и того же родительского организма, и каждая отличается от него по какому-то одному гену. Такая невероятно высокая частота мутаций — свойство откровенно небиологическое. В действительности вероятность того, что ген мутирует, составляет зачастую меньше единицы на миллион. Причина, почему в программу был заложен такой высокий уровень мутаций, заключается в том, что все это разворачивающееся на экране компьютера действо предназначалось для человеческих глаз. Ни у какого человека не хватит терпения дожидаться одной мутации в течение миллионов поколений!

Человеческий глаз вообще сыграет в этой истории важную роль. Он будет осуществлять отбор — рассматривать всех потомков в выводке и оставлять одного на разведение. Выбранный таким образом организм даст начало следующему поколению, и теперь уже его мутантные детеныши будут все разом представлены на экране. Человеческий глаз выполняет здесь абсолютно ту же функцию, что и при выведении породистых собак или декоративных роз. Другими словами, наша модель является, строго говоря, моделью не естественного отбора, а искусственного. При настоящем естественном отборе дело обстоит так: если организм обладает качествами, нужными для выживания, то его гены выживают автоматически, поскольку находятся внутри него. То есть само собой выходит, что гены, которые выживают, это и есть те гены, которые сообщают организмам признаки, помогающие выжить. В нашей же компьютерной модели критерием отбора служит не выживание организма, а его способность отвечать человеческой прихоти. Прихоть не обязательно должна быть праздной и случайной — ничто не мешает нам проводить селекцию по какому-то определенному признаку, такому как, например, «сходство с плакучей ивой». Однако в моем случае человек-отборщик чаще всего был капризным и беспринципным, что не так уж отличается от некоторых разновидностей естественного отбора.

Человек указывает компьютеру, какую биоморфу из имеющегося выводка оставить для продолжения рода. Гены избранницы передаются подпрограмме РАЗМНОЖЕНИЕ, и приходит время следующему поколению появиться на свет. Подобно реальной эволюции живого этот процесс может продолжаться бесконечно. Биоморфа из любого поколения находится всего в одном мутационном шаге как от своей предшественницы, так и от наследницы. Но по прошествии 100 циклов программы ЭВОЛЮЦИЯ наши биоморфы могут оказаться где угодно в пределах 100 шагов от своего исходного предка. А 100 мутационных шагов могут далеко завести.

Однако, начиная играть с только что написанной программой ЭВОЛЮЦИЯ, я и вообразить не мог, насколько далеко. Первое, что меня удивило, — это то, как быстро мои биоморфы перестали быть похожими на деревья. Исходное раздваивание ветвей никуда не делось, но оказалось, что его можно с легкостью завуалировать многократным пересечением линий, образующим сплошные цветовые пятна (иллюстрации, увы, только черно-белые). На рисунке 4 показана одна конкретная история эволюционных преобразований, продолжавшаяся в течение всего-навсего 29 поколений. Матерью-прародительницей было крохотное существо, состоящее из одной-единственной точки. Но хотя предковый организм — всего лишь точка (как бактерия в первичном бульоне), его потенциал к ветвлению такой же, как и у дерева, расположенного в центре рис. 3. Просто ген номер 9 велел ему разветвиться ноль раз! Все создания, изображенные на рис. 4, являются потомками этой точки, но, чтобы не загромождать страницу, я не стал размещать на ней всех потомков, какие мне в действительности были предъявлены. Из каждого поколения я взял только успешную биоморфу (то есть давшую начало следующему поколению) и одну или двух из ее неудачливых сестер. Итак, на рисунке представлена преимущественно одна, магистральная линия эволюции, направляемая моими эстетическими предпочтениями. Все до единой стадии, принадлежащие к этой основной линии, там присутствуют.

Давайте посмотрим на рис. 4 и кратко пройдемся по первым нескольким поколениям «генеральной линии» эволюции. Во 2-м поколении точка превращается в букву Y. В течение следующих двух поколений Y увеличивается в размерах. Затем ее рога немного искривляются, как у хорошей рогатки. В 7-м поколении искривленность усиливается, и две «ветви» почти что соприкасаются кончиками. В поколении 8 они удлиняются и приобретают по паре маленьких отростков. В следующем, 9-м поколении эти отростки пропадают, а рукоятка рогатки становится более вытянутой. Поколение 10 напоминает цветок в разрезе: изогнутые боковые ветви, подобно лепесткам, обрамляют центральный вырост-«рыльце». В 11-м поколении «цветок» укрупняется, и его форма становится чуть более сложной.

Рис. 4

Нет нужды продолжать этот рассказ. На протяжении всех 29 поколений картинка говорит сама за себя. Обратите внимание, как мало каждая биоморфа отличается от своей предшественницы в ряду поколений и от своих сестер. Но раз каждая отличается от своей родительницы, то следует ожидать, что от своей бабки (и от своих внучек) она будет отличаться несколько больше, а от прабабки (и от правнучек) еще больше. Вот в чем суть накапливающей эволюции, хотя мы и разогнали ее до совершенно невероятной скорости, установив такую высокую частоту мутаций. По этой причине рис. 4 больше смахивает на родословную видов, а не особей, но принцип остается тем же.

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 20-летний 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. Итоговые результаты можно увидеть в нижней части рис. 4. Правда, у них восемь ножек, как у пауков, а не шесть, как положено насекомым, — и тем не менее! 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.

<. . .>


1 См.: Dawkins, R. (1989) The evolution of evolvability. In C. Langton (ed.) Artificial Life. New York: Addison-Wesley.


Комментарии (2)


 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия