Шанс есть! Наука удачи, случайности и вероятности

Каков же ответ на этот вопрос? Может, у нас и нет под рукой ста землеподобных планет и машины времени, но мы в состоянии посмотреть, скажем, как проходила эволюция жизни на соседних островах, или даже снова и снова воспроизводить эволюционные процессы в лабораторных условиях. Подобные изыскания позволяют лучше оценить роль случая в природе.

Но все по порядку. Эволюция действительно начинается со случайных событий – мутаций. Однако здесь работа идет отнюдь не по принципу «все сгодится». То, какие мутации уцелеют и распространятся, зависит от естественного отбора – от выживания наиболее приспособленных. Иными словами, в воображаемом коллективе эволюционных работников случай выступает как творческая личность, фонтанирующая идеями (некоторые окажутся блестящими, некоторые – безнадежными), тогда как естественный отбор придерживается безжалостного практического подхода, выбирая лишь по-настоящему действенное.

Исходя из этого, многие биологи (известнее всего стала точка зрения Ричарда Докинза) настаивают: хотя мутации, возможно, и носят случайный характер, сама эволюция не случайна. Такая настойчивость может оказаться полезной, когда вы объясняете эволюцию тем, кто пока не понимает ее главную идею. Однако в эволюции все же есть элемент случайности, даже когда естественный отбор крепко держится за руль.

Взять хотя бы эволюцию вирусов гриппа. Можно с уверенностью предсказать, что в ближайшие несколько лет структура гемагглютинина (белка, сидящего на поверхности вируса) меняется таким образом, что иммунная система больше не сможет распознавать его, а значит, и бороться с ним. Более того, почти наверняка те мутации, которые позволят новым штаммам вируса гриппа ускользнуть от нашей иммунной системы, произойдут в одном из семи важнейших участков гена, кодирующего гемагглютинин, утверждает Тревор Бенфорд, специалист по эволюционной биологии из Центра исследования рака им. Фреда Хатчинсона в Сиэтле. В этом смысле эволюция гриппа предсказуема и не носит случайного характера.

Однако лишь случай определяет, какой из этих семи участков будет мутировать и как. Предсказать ход эволюции вируса гриппа невозможно более чем на год-два вперед, говорит Бенфорд. Вот почему производители вакцин против гриппа не всегда правильно определяют ход дальнейшей эволюции вируса. Вот почему эти вакцины иногда оказываются по большей части неэффективными.

Более того, при всей важной роли естественного отбора его влияние не безгранично. Не всегда выживают наиболее приспособленные. Напротив, течение эволюции часто формировали случайные события. К примеру, если бы не падение одного астероида, мы, млекопитающие, могли бы до сих пор сновать по Земле в смертельном страхе перед динозаврами (см. «Светлая сторона астероида»). А если бы несколько миллионов лет назад на Галапагосские острова занесло ветром другую птицу, мы говорили бы сейчас, возможно, не о видах дарвиновских вьюрков, а о видах дарвиновских ворон.

Давно известно, что новые популяции обладают сравнительно низкой генетической изменчивостью. Но, как показывает ряд исследований, этот «эффект основателя» может играть более важную роль, чем считалось раньше. К примеру, буквально несколько птичек стали прародителями нескольких популяций канарских коньков на атлантических архипелагах Селваженш и Мадейра. В этих популяциях наблюдается большой разброс форм и размеров клювов, ног и крыльев.

Когда Льюис Спарджин из Университета Восточной Англии (Норидж) стал изучать эти популяции, он ожидал найти экологические различия, которые объяснили бы такие вариации, но отыскать их ему не удалось. Более того, он пришел к выводу, что физические различия – не результат действия естественного отбора, а всего лишь следствие небольшого количества «основателей»: иными словами, исторической случайности.

«Эффект основателя» способен порождать новые виды даже вообще без естественного отбора. Дэниэл Мэтьют, ныне работающий в Университете Северной Каролины в Чапел-Хилле, взял крупную популяцию дрозофил и создал тысячу новых популяций, поместив в идентичные лабораторные сосуды по паре мушек: иными словами, каждая новая популяция вначале состояла из одного самца и одной самки. Большинство таких популяций вскоре вымерли из-за близкородственного скрещивания (инбридинга). Однако в трех из уцелевших популяций основатели производили на свет достаточно «разное» потомство, менее склонное к инбридингу с более крупной «родительской» популяцией, а это первый шаг на пути к созданию нового вида.

Возможно, подобные эффекты объясняют, почему острова Гавайского архипелага отличаются таким огромным разнообразием видов дрозофил. Собственно, некоторые биологи вообще убеждены, что видообразование – почти всегда процесс случайный, а не вызванный естественным отбором.