Александр Иванов – Кто мы? Голос из бездны (страница 5)

И вот, около 540 миллионов лет назад, происходит то, что геологи называют границей докембрия и кембрия. И то, что биологи называют Кембрийским взрывом.

За отрезок времени, который по геологическим меркам можно назвать "мгновением ока" — по разным оценкам, от 5 до 20 миллионов лет, — в палеонтологической летописи появляются практически все основные типы животных, существующие сегодня. Членистоногие, моллюски, хордовые, иглокожие, кольчатые черви, плеченогие. И не просто появляются, а в уже готовом, сложнейшем виде. С глазами, пищеварительными системами, нервными узлами, конечностями. С панцирями из хитина и карбоната кальция. С системами размножения и выделения.

Самые знаменитые жители кембрийского периода — трилобиты. Эти ребята достойны отдельного абзаца. Трилобиты были членистоногими, похожими на мокриц, но гораздо сложнее устроенными. Их тело было покрыто прочным панцирем, разделённым на сегменты. У них были сложные фасеточные глаза, состоящие из тысяч отдельных линз. И линзы эти были сделаны из кальцита — кристаллического минерала. Кальцитовые линзы! Понимаете уровень инженерной мысли? Мы, люди, научились делать оптические приборы только несколько веков назад. А трилобиты щеголяли с каменными глазами более полумиллиарда лет назад. Более того, их кальцитовые линзы были устроены так хитро, что компенсировали оптические искажения — точно так же, как современные дорогие объективы. Эту конструкцию учёные смогли оценить и понять только в XX веке.

И вот вопрос: откуда всё это взялось? Да ещё так быстро?

Сам Дарвин прекрасно знал об этой проблеме. В "Происхождении видов" он честно написал: "То обстоятельство, что целые группы видов внезапно появляются в определённых слоях... это серьёзное возражение, которое может быть выдвинуто против моей теории". Дарвин надеялся, что будущие палеонтологические открытия заполнят пробелы. Что будут найдены переходные формы. Что докембрий окажется полон предков кембрийских существ, просто мы их ещё не нашли.

Прошло более ста шестидесяти лет. Палеонтология шагнула далеко вперёд. Мы нашли множество удивительных существ. Мы открыли динозавров, птерозавров, ихтиозавров. Мы нашли переходные формы между рыбами и амфибиями, такие как тиктаалик. Мы нашли переходные формы между динозаврами и птицами, такие как археоптерикс и микрораптор. Мы нашли десятки видов древних гоминид. Палеонтологи перелопатили миллионы тонн породы.

Но вот что показательно: переходных форм между докембрийскими простецами и кембрийскими сложноустроенными организмами практически нет. Эдиакарская биота, как выяснилось, не является прямым предком кембрийских животных. Это какая-то параллельная, тупиковая ветвь. Они исчезают незадолго до начала кембрия, словно освобождая сцену для новых актёров. И новые актёры выходят на сцену сразу, без репетиций, в полном гриме и костюмах.

В 1995 году известный американский палеонтолог Дуглас Эрвин, специалист по кембрийскому периоду, написал в своей книге: "Появление многоклеточных животных остаётся одной из величайших загадок эволюционной биологии. У нас нет убедительного объяснения того, почему это произошло так быстро и так поздно в истории Земли".

Прошло ещё тридцать лет. Появились новые гипотезы. Одна из самых популярных — кислородная. Якобы в докембрии в атмосфере Земли было слишком мало кислорода для поддержания сложной многоклеточной жизни. А потом уровень кислорода резко вырос, и эволюция рванула вперёд. Звучит логично. Но данные бурения древних пород показывают, что уровень кислорода достиг необходимых значений за сотни миллионов лет до кембрия. Животным было чем дышать. Они не дышали.

Другая гипотеза — генетическая. Якобы в какой-то момент у живых организмов появились Hox-гены, отвечающие за план строения тела. Эти гены-архитекторы позволяют создавать сегментированные тела, конечности, сложные структуры. Да, это важное открытие. Hox-гены действительно есть у всех сложных животных. Но откуда взялись сами Hox-гены? Какой механизм их создал? И почему они возникли именно тогда, а не на миллиард лет раньше или позже? Случайная мутация? Одна? Или множество одновременных?

Третья гипотеза — экологическая. Якобы в кембрии возникли принципиально новые экологические отношения: хищничество. Появление первых хищников заставило жертв эволюционировать быстрее, отращивать панцири, шипы, средства защиты. Гонка вооружений ускорила эволюцию. Тоже разумно. Но хищничество само по себе требует довольно сложного устройства: нужно уметь находить добычу, догонять её, захватывать, переваривать. Чтобы стать хищником, уже нужен продвинутый организм. Это замкнутый круг.

Ни одна из гипотез полностью не объясняет кембрийский взрыв. Они лишь описывают его с разных сторон. А факт остаётся фактом: палеонтологическая летопись не показывает нам постепенного усложнения. Она показывает внезапное появление сложности. Как будто кто-то нажал на кнопку "ускорить". Или как будто кто-то загрузил на Землю готовые проекты.

Теперь давайте зайдём с другой стороны. С математической. Здесь нас ждёт второй удар.

Удар второй: математика бьёт тревогу

Представьте себе игральный кубик. У него шесть граней. Вероятность выбросить шестёрку — один к шести. Это каждый может. Теперь представьте, что вам нужно выбросить шестёрку десять раз подряд. Вероятность — примерно один к шестидесяти миллионам. Это уже сложнее, но в принципе возможно, если у вас есть много попыток. Теперь представьте, что вам нужно выбросить шестёрку тысячу раз подряд. Вероятность настолько мала, что даже если бы каждый атом в видимой Вселенной бросал кости с момента Большого взрыва, успех всё равно был бы практически исключён.

Примерно таковы шансы на случайное возникновение сложных биологических систем, по мнению ряда математиков и биохимиков.

Давайте разберём это подробнее. Что такое белок? Это молекула, состоящая из цепочки аминокислот. Аминокислот в природе существует двадцать типов. Они соединяются в определённой последовательности, а затем цепочка сворачивается в сложную трёхмерную форму. Именно эта форма определяет функцию белка. Если последовательность аминокислот неправильная, белок не свернётся как надо и не будет работать. Более того, неправильный белок может стать ядом для клетки.

Теперь представьте себе среднестатистический функциональный белок. Он состоит из примерно трёхсот аминокислот. Количество возможных комбинаций последовательности из трёхсот звеньев при двадцати типах аминокислот равно двадцати в трёхсотой степени. Это единица примерно с тремястами девяноста нулями. Это число, которое невозможно произнести вслух, не сбившись. Оно на много порядков больше, чем количество атомов в наблюдаемой Вселенной. Напомню: атомов во Вселенной около десяти в восьмидесятой степени — единица с восемьюдесятью нулями. А у нас — единица с тремястами девяноста.

Но это ещё цветочки. Вопрос не только в общем количестве возможных комбинаций, а в том, сколько из них являются функциональными. То есть такими, которые дают работающий, полезный для клетки белок.

Исследования в этой области ведутся давно. Один из пионеров — биохимик Роберт Зауэр из Массачусетского технологического института. Ещё в 1980-х годах он проводил эксперименты по мутагенезу белков, пытаясь понять, насколько чувствительны белки к изменениям аминокислотной последовательности. Результаты оказались шокирующими. Даже небольшие изменения в ключевых участках белка приводили к полной потере функции. Белки оказались невероятно "хрупкими" с точки зрения сохранения функциональности. Доля работающих последовательностей среди всех возможных оказалась исчезающе мала.

Более поздние исследования, в том числе с применением компьютерного моделирования, дают разные оценки доли функциональных белков. Разброс велик: от одного на десять в шестидесятой степени до одного на десять в сотой степени. Это как если бы вы искали одну конкретную песчинку, затерянную во всех пустынях Земли, во всех горах, во всех океанских пляжах. И даже хуже.

Критики дарвинизма, такие как известный британский астрофизик Фред Хойл, использовали эти цифры для жёстких выводов. Хойл, кстати, не был креационистом в религиозном смысле. Он был атеистом. Но как математик он не мог игнорировать числа. Он писал: "Вероятность того, что жизнь возникла случайно, сравнима с вероятностью того, что ураган, пронёсшийся над свалкой, соберёт Боинг-747". Фраза стала крылатой.

Хойл пошёл ещё дальше. Он предположил, что жизнь была занесена на Землю из космоса — гипотеза панспермии. Но это, как вы понимаете, лишь отодвигает вопрос: если жизнь возникла где-то ещё, то как она возникла там? Та же самая математическая проблема просто переносится на другую планету.

Дарвинисты отвечают на это возражение. Их главный контраргумент: эволюция не перебирает все возможные комбинации случайным образом. Она идёт маленькими шагами. Каждый шаг даёт преимущество и закрепляется естественным отбором. Это не случайный поиск иголки в стоге сена. Это скорее подъём по склону холма, где каждый шаг делает вас чуть выше, чем вы были раньше.

Метафора красивая. Но она работает только при одном условии: каждый промежуточный шаг должен быть полезен. Каждый промежуточный белок должен давать организму какое-то преимущество. Если белок не работает до тех пор, пока не собран полностью, то половинка белка бесполезна. Естественный отбор не сохранит её "на будущее". У эволюции нет стратегического плана. Она не знает, что через миллион лет из этой половинки получится нечто гениальное.