Как работает мозг

В конечном итоге, два вида формальных моделей позволили доказать, что естественный отбор действительно работает. Математические доказательства из популяционной генетики показали, как гены, комбинирующиеся в соответствии с законами Грегора Менделя, могут менять свою частотность под воздействием отбора. Такие изменения могут происходить поразительно быстро. Если мутант производит всего на один процент больше потомства, чем его соперники, его представительство в популяции может увеличиться от 0,1 % до 99,9 % всего за четыре тысячи поколений. Гипотетическая мышь, на которую оказывается давление отбора в сторону увеличения размера такое незначительное, что его невозможно измерить, может, тем не менее, всего за двенадцать тысяч поколений эволюционировать до размеров слона. В последнее время возможности естественного отбора в формировании организмов со сложными адаптациями были в очередной раз подтверждены с помощью результатов компьютерного моделирования в новой научной области, получившей название «искусственная жизнь». А разве можно придумать лучшее подтверждение, чем любимый всеми пример сложной адаптации – глаз? Программисты Дэн Нилсон и Сьюзен Пелджер смоделировали кусок кожи из трех слоев, имитирующий светочувствительный участок на теле примитивного организма. Это была простая трехслойная конструкция: нижний слой из пигментированных клеток, затем слой светочувствительных клеток и слой полупрозрачных клеток, образующих защитную оболочку. Полупрозрачные клетки могли подвергаться случайным мутациям коэффициента преломления: способности преломлять свет, которая в реальной жизни часто соответствует плотности. Все клетки могли подвергаться незначительным мутациям, влияющим на их размер и толщину. Клеткам смоделированного куска кожи была предоставлена возможность произвольно мутировать, и после каждого цикла мутаций программа рассчитывала пространственное разрешение изображения, проецируемого на этот участок кожи расположенным поблизости объектом. Если очередной цикл мутаций приводил к улучшению разрешения, мутации сохранялись в качестве исходной точки следующего цикла, как если бы кусок кожи принадлежал линии организмов, чья выживаемость зависела от скорости реакции на угрожающих им хищников. Как и в реальном процессе эволюции, не было никакого генерального плана или календарного планирования. Организм в краткосрочной перспективе не мог «согласиться» на чувствительный элемент с меньшей эффективностью, даже если наградой за терпение в долгосрочной перспективе был бы самый лучший чувствительный элемент из теоретически возможных. Все сохраняемые изменения непременно должны были представлять собой улучшения.

Ко всеобщему удовлетворению, модель прямо на экране компьютера эволюционировала в сложный глаз. На заготовке появилось углубление, которое вскоре приобрело конусовидную форму; полупрозрачный слой начал утолщаться, заполняя собой углубление и выпирая наружу, тем самым образуя роговицу. Внутри прозрачного слоя как раз на нужном месте появился сферический хрусталик с более высоким коэффициентом преломления, напоминающий многими деталями великолепно продуманную оптическую конструкцию рыбьего глаза. Чтобы оценить, как долго этот процесс развития глаза занял бы в реальном времени, Нилсон и Пелджер встроили в программу пессимистические прогнозы относительно наследуемости, вариативности в популяции и преимущества при отборе и даже заставляли мутации происходить только в одном участке «глаза» за одно поколение. Несмотря на это, вся последовательность изменений, в результате которых ровная кожа превратилась в сложный глаз, заняла всего четыреста тысяч поколений – геологическое мгновение[174].

* * *

Я сделал обзор аргументов современной науки в пользу теории естественного отбора, потому что очень многие люди относятся к ней враждебно[175]. Я имею в виду не фундаменталистов «библейского пояса» США, а профессоров из самых крупных университетов Америки. Вновь и вновь я слышу возражения: эта теория – порочный круг; что толку в половине глаза; как структура может появиться в результате случайной мутации; было недостаточно времени; Гулд опроверг теорию; сложность появляется сама собой; физика рано или поздно докажет, что теория устарела…