Kitobni o'qish: «Опасная идея Дарвина: Эволюция и смысл жизни», sahifa 5

3. Объяснил ли Дарвин происхождение видов?

Дарвин блестяще и триумфально справился с проблемой адаптации, но с вопросом разнообразия не вполне преуспел, хотя и дал своей книге заглавие, намекавшее на эту относительную неудачу, – происхождение видов.

Стивен Джей Гулд ⁴³

Так, по моему мнению, объясняется важный факт естественного распределения организмов в группы, подчиненные одна другой, – факт, который вследствие своей обычности мало обращает на себя наше внимание.

Чарлз Дарвин ⁴⁴

Заметим, что в своей формулировке Дарвин ничего не говорит о видообразовании: в центре его внимания приспособление организмов, их совершенство, а не разнообразие. Более того, на первый взгляд в этом заявлении разнообразие видов берется как исходная посылка: «…бесконечная <sic> сложность отношений органических существ (как между собой, так и к их жизненным условиям)». Это громадная (если и не вправду бесконечная) сложность обеспечивается одновременным существованием (и борьбой за жизненное пространство) значительного количества различных живых организмов со значительным количеством различных потребностей и стратегий. Дарвин даже не претендовал на то, чтобы дать объяснение происхождения первых видов или самой жизни; он начинает с середины, когда уже существует множество разных видов со множеством разных способностей, и заявляет, что там, на полпути, описываемый им процесс будет неизбежно совершенствовать и разнообразить способности уже существующих видов. Появятся ли в результате этого процесса другие виды? В приведенной формулировке об этом ни слова, но книга более красноречива. На деле Дарвин видел, что его идея одним махом объясняет два удивительных факта. Возникновение адаптаций и разнообразия были разными сторонами одного сложного явления, и принцип естественного отбора, по его словам, мог их объединить.

Естественный отбор неизбежно приводит к приспособленности, как ясно из приведенной формулировки, и, по утверждению Дарвина, в правильных условиях накопление адаптаций приведет к видообразованию. Дарвин прекрасно знал, что объяснить мутацию не значит объяснить появление вида. Животноводы, у которых он столь усердно учился, знали, как добиться многообразия в рамках одного вида, но, по всей видимости, никогда не создавали нового вида и высмеивали саму идею, будто у их особенных, различных пород животных может быть один предок. «Спросите, как я это делал не раз, у какого-нибудь известного селекционера герефордского скота, не могла ли его порода произойти от длиннорогого скота… и он подымет вас на смех». Почему? Потому что «вследствие продолжительного изучения специалисты слишком увлекаются различиями между разными расами; и хотя они очень хорошо знают, что каждая раса слегка изменяется, так как сами же получают призы благодаря отбору таких слабых различий, отказываются от всяких обобщений, в частности от суммирования в уме слабых различий, накапливавшихся на протяжении многих последовательных поколений»⁴⁵.

Дальнейшее разделение на виды будет происходить, утверждал Дарвин, поскольку, если в популяции (одного вида) существует многообразие наследуемых навыков или приспособлений, эти различные навыки или приспособления будут склонны давать различным группам внутри популяции различные преимущества, и потом эти субпопуляции будут отличаться друг от друга все больше, каждая в погоне за своей конкретной излюбленной формой совершенства, до тех пор пока, в конце концов, их пути не разойдутся окончательно. Почему – размышлял Дарвин – это расхождение приводит к разделению или накапливанию вариаций вместо того, чтобы оставаться более или менее равномерным «веером» небольших различий? Одним из ответов на вопрос была элементарная географическая изоляция; когда значительное геологическое или климатическое изменение (или случайное переселение в изолированный ареал обитания – например, на остров) приводит к расколу популяции, характерные особенности конкретной окружающей среды со временем должны отразиться в различных полезных мутациях, которые можно наблюдать в двух популяциях. А стоит вариации закрепиться, как различия будут накапливаться вплоть до разделения популяций на самостоятельные виды. Другая, и довольно необычная, идея Дарвина состояла в том, что к внутривидовой борьбе обычно применим принцип «победитель получает все»:

Не следует забывать, что конкуренция будет всего упорнее между формами, наиболее близкими по строению, конституции и образу жизни. Отсюда склонность к исчезновению будут иметь все промежуточные формы; а именно между ранними и более поздними состояниями, или, иначе, между менее совершенными и более совершенными состояниями одного и того же вида, а равно и сам родоначальный вид⁴⁶.

Он сформулировал ряд иных оригинальных и правдоподобных догадок о том, как и почему безжалостная выбраковка естественного отбора может и в самом деле установить межвидовые границы, но они и по сей день остаются догадками. Потребовалось столетие дальнейших исследований, чтобы блестящие, но незавершенные размышления Дарвина о механике видообразования получили определенное подтверждение. Споры о механизме и принципах видообразования еще ведутся, так что в каком-то смысле ни Дарвин, ни кто-либо из его последователей не объяснили происхождение видов. Как отметил генетик Стив Джонс, опубликуй сегодня Дарвин свой шедевр под тем же заглавием, «у него были бы проблемы с законом об описании товаров, ибо о чем в „Происхождении видов“ не говорится, так это о происхождении видов. Дарвин ничего не знал о генетике. Теперь нам известно многое, и хотя то, как появляется вид, остается загадкой, некоторые кусочки головоломки уже легли на свои места»⁴⁷.

Но сам факт видообразования неопровержим, как показал Дарвин, собрав неотразимые доводы – буквально сотни досконально изученных и тщательно аргументированных примеров. Виды образуются посредством «наследования с изменением» от ранее существовавших видов, а не путем Творения. Так что в другом смысле Дарвин, бесспорно, объяснил происхождение видов. Какие бы механизмы ни действовали, все, очевидно, начинается с появления разнообразия внутри одного вида и, после накопления модификаций, заканчивается рождением нового вида – наследника предыдущего. Все начинается «хорошо выраженной разновидностью», но постепенно, «стоит [только] допустить, что эти ступени в процессе модификации будут более многочисленными или большими по размерам, чтобы эти три формы превратились в сомнительные или даже во вполне определенные виды»⁴⁸.

Заметим, что Дарвин с осторожностью описывает итог процесса как создание «вполне определенного» вида. «В конце концов, – говорит он, – различие становится столь значительным, что нет оснований отрицать наличие двух разных видов, а не двух разных форм одного вида». Но он отказывается участвовать в традиционной игре и заявлять, в чем состоит «сущностное» различие:

Из всего сказанного ясно, что термин «вид» я рассматриваю как произвольный, присвоенный ради удобства для обозначения близко сходных между собою особей и не отличающийся в основном от термина «разновидность», которым обозначают менее отчетливые и более флюктуирующие формы⁴⁹.

Одним из стандартных признаков, позволяющих отличать виды друг от друга, как прекрасно понимал Дарвин, является репродуктивная изоляция – невозможность скрещивания. Именно скрещивание воссоединяет различные группы, образовавшиеся внутри популяции, перемешивая их гены и «прерывая» процесс видообразования. Конечно же, не существует того, кто желает, чтобы видообразование состоялось⁵⁰, но чтобы случился окончательный развод, означающий формирование нового вида, ему должен предшествовать какой-то период «раздельного проживания», когда случаи скрещивания по той или иной причине становятся реже, так что в этих популяциях накапливается еще больше различий. Критерий репродуктивной изоляции, скорее, неопределенен. Принадлежат ли организмы к разным видам, когда скрещивание невозможно – или когда оно просто не происходит? Считается, что волки, койоты и собаки – разные виды, но случаи скрещивания между ними известны и – в отличие от мула, результата скрещивания кобылы и осла, – их отпрыски обычно не стерильны. Таксы и ирландские волкодавы считаются представителями одного вида, но, если только владельцы не создадут этим собакам какие-то в высшей степени неестественные условия, шансов на скрещивание у них примерно столько же, сколько у летучей мыши с дельфином. Белохвостые олени из Мэна не скрещиваются с белохвостыми оленями Массачусетса, ибо не перемещаются на такие дистанции, но вполне могли бы, если бы их перевезли, и, естественно, принадлежат эти животные к одному виду.

И наконец – подлинный пример, который, кажется, создан специально для философов, – возьмем серебристых чаек, живущих в Северном полушарии: их ареал обитания широкой полосой окружает Северный полюс.

Наблюдая за серебристыми чайками, проживающими на территории от Великобритании до Северной Америки, мы видим, что к западу популяция слегка меняется: американские чайки – это чайки, но немного отличающиеся от английских. Продолжая движение, мы заметим, что постепенные изменения наблюдаются и дальше: в Сибири серебристая чайка больше похожа на птицу, которую в Великобритании называют клушей. При движении по Сибири, России и вплоть до границ Северной Европы обнаружится, что чайки все больше и больше похожи на английских клуш. Наконец, в Европе круг замкнется: две отдельные формы встречаются, чтобы образовать два совершенно полноценных вида: серебристая чайка и клуша выглядят по-разному и в природе не скрещиваются⁵¹.

«Отчетливо выраженные» виды, несомненно, существуют – задача книги Дарвина состоит в объяснении их происхождения, – но сам автор препятствует попыткам отыскать «принципиальное» определение понятия вида. Разновидности – продолжает он настаивать – всего лишь «зарождающиеся виды», и обычно две разновидности становятся видами не из‐за присутствия чего-либо (например, новой сущности для каждой группы), а из‐за отсутствия: некогда существовавшие промежуточные вариации (которые можно было бы назвать переходными этапами) в конце концов вымирают, оставляя две группы фактически репродуктивно изолированными, а также отличающимися друг от друга по своим характеристикам.

В «Происхождении видов» излагается чрезвычайно убедительное доказательство первого дарвиновского тезиса – исторического факта эволюции как причины происхождения видов, и соблазнительно наглядное свидетельство в пользу второго тезиса – что фундаментальным механизмом, ответственным за «наследование с изменением», является естественный отбор⁵². Здравомыслящие читатели просто не могли более сомневаться, что виды эволюционировали в течение невероятно продолжительного времени, как утверждал Дарвин, но преодолеть добросовестный скептицизм относительно предложенного им механизма естественного отбора было сложнее. Прошедшие годы увеличили доверие к обоим тезисам, но не изгладили разницу между ними⁵³. Свидетельств в пользу эволюции предостаточно: не только из области геологии, палеонтологии, биогеографии и анатомии (бывших основными источниками материала для Дарвина), но и из молекулярной биологии и любой другой отрасли наук о жизни. Говоря начистоту, сегодня любой человек, сомневающийся в том, что разнообразие жизни на планете порождено процессом эволюции, – просто невежда; в мире, где трое из четырех научились читать и писать, у такого невежества нет оправданий. Однако сомнения в способности дарвиновской идеи естественного отбора объяснить этот эволюционный процесс остаются интеллектуально оправданными, хотя, как мы увидим, подобный скептицизм становится все сложнее обосновать.

Итак, хотя в своих исследованиях эволюции Дарвин вдохновлялся и руководствовался идеей естественного отбора, окончательный результат изменил порядок обоснования: Дарвин так убедительно доказал, что виды должны были эволюционировать, что затем смог использовать этот результат для обоснования более радикальной идеи – идеи естественного отбора. Он описал механизм или процесс, который, согласно его доводам, мог иметь все эти последствия. Скептикам был брошен вызов: смогут ли они доказать ошибочность дарвиновских аргументов? Смогут ли они показать, что естественный отбор не мог иметь описанных последствий?⁵⁴ Или смогут ли они хотя бы описать другой процесс, у которого были бы те же результаты? Что еще может привести к эволюции, если не описанный Дарвином механизм?

Этот вызов, по сути, выворачивает наизнанку затруднение Юма. Юм сдался, поскольку не мог вообразить, как что-либо кроме Разумного Демиурга смогло бы стать причиной приспособлений, доступных наблюдению каждого. Или, точнее, Филон Юма вообразил несколько разных альтернатив, но Юм просто не мог воспринять их всерьез. Дарвин описывал, как Неразумный Демиург мог за огромный период времени создать все эти приспособления, и доказал, что некоторые промежуточные стадии, которые для этого потребовались бы, и в самом деле имели место. Брошенный воображению вызов изменился: при всех указанных Дарвином красноречивых признаках исторического процесса – так сказать, всех мазках кисти художника, – может ли кто-нибудь теперь вообразить, как все эти последствия породил какой-либо другой процесс кроме процесса естественного отбора? Бремя доказательства так решительно было им переложено, что ученые зачастую обнаруживают, что столкнулись с чем-то вроде зеркального отражения затруднения Юма. Столкнувшись с, на первый взгляд, убедительным возражением против естественного отбора, которое невозможно проигнорировать (ниже мы поговорим о наиболее ярких примерах подобных возражений), они склонны рассуждать следующим образом: Я (пока что) не понимаю, как опровергнуть это возражение или преодолеть это затруднение, но, поскольку я не могу вообразить, что еще кроме естественного отбора может привести к подобным результатам, мне придется допустить, что возражение это мнимое; так или иначе естественного отбора должно быть вполне достаточно для объяснения.

Прежде чем кто-нибудь набросится на меня и возопит, что я только что признал дарвинизм столь же бездоказательной верой, как и естественная религия, следует вспомнить, что существует фундаментальное различие: принеся клятву верности естественному отбору, эти ученые затем принимали на себя обязанность показать, как можно преодолеть сложности, вытекающие из их мировоззрения, и снова и снова преуспевали в этом. В процессе фундаментальная дарвиновская идея естественного отбора по-разному формулировалась, расширялась, прояснялась, взвешивалась и углублялась – каждое разрешенное затруднение делало ее сильнее. С каждым новым триумфом ученые все больше убеждались, что они на верном пути. Разумно полагать, что в результате таких непрестанных атак ложная идея к настоящему моменту уже неизбежно была бы повержена. Конечно, это не окончательное доказательство, а всего лишь весьма убедительное соображение. Одна из целей этой книги – объяснить, почему идея естественного отбора представляется явным победителем несмотря даже на то, что в некоторых случаях существуют неразрешенные проблемы с ее применением.

4. Естественный отбор как алгоритмический процесс

Какой предел может быть положен этой силе, действующей в течение долгих веков и строго исследующей всю конституцию и образ жизни каждого существа, благоприятствуя полезному и отвергая вредное? Я не усматриваю предела деятельности этой силы, медленно и прекрасно адаптирующей каждую форму к самым сложным жизненным отношениям.

Чарлз Дарвин ⁵⁵

Второе, на что следует обратить внимание в формулировке Дарвина, – то, что он излагает свой закон в виде формального дедуктивного вывода: если условия выполняются, определенный результат неизбежен⁵⁶. Приведем ее снова, выделив некоторые ключевые термины жирным шрифтом.

Если при меняющихся условиях жизни органические существа представляют индивидуальные различия почти в любой части своей организации, а это оспаривать невозможно; если в силу геометрической прогрессии возрастания численности ведется жестокая борьба за жизнь в любом возрасте, в любой год или время года, а это, конечно, неоспоримо; если вспомнить бесконечную сложность отношений органических существ (как между собой, так и к их жизненным условиям), в силу которых бесконечное многообразие строения, конституции и привычек полезно для этих существ; если принять все это во внимание, то крайне невероятно, чтобы никогда не встречались вариации, полезные каждому существу для его собственного благополучия, точно так же, как встречались многочисленные вариации, полезные для человека. Но если полезные для какого-нибудь органического существа вариации когда-либо встречаются, то особи, характеризующиеся ими, конечно, будут обладать наибольшей вероятностью сохранения в борьбе за жизнь, а в силу строгого принципа наследственности они обнаружат наклонность производить сходное с ними потомство. Этот принцип сохранения, или выживания наиболее приспособленного, я назвал Естественным отбором⁵⁷.

Основной дедуктивный аргумент краток и прост, но сам Дарвин писал о «Происхождении видов» как о «едином длинном доказательстве». Так и есть, ведь книга состоит из доказательств двух видов: логического доказательства того, что процесс определенного рода с необходимостью будет приводить к определенного рода результату, и эмпирического доказательства того, что необходимые для протекания такого рода процесса условия в действительности существовали в природе. Дарвин подкрепляет логическое доказательство мысленными экспериментами – «воображаемыми примерами»⁵⁸, – которые показывают, как выполнение таких условий могло в действительности привести к результатам, на объяснение которых он притязает, но, чтобы изложить довод полностью, ему нужна целая книга, поскольку он приводит множество с трудом добытых эмпирических фактов, чтобы убедить читателя, что эти условия выполнялись снова и снова.

Стивен Джей Гулд⁵⁹ позволяет нам оценить важность этой особенности дарвиновского аргумента, рассказывая анекдот о Патрике Мэтью, шотландском натуралисте, который – к слову о любопытных исторических фактах – на много лет опередил Дарвина, описав механизм естественного отбора в приложении к опубликованной им в 1831 году книге «Плавник и лесокультура». На заре дарвиновского восхождения к славе Мэтью опубликовал (в Gardeners’ Chronicle!⁶⁰) письмо, в котором заявил о своем приоритете: Дарвин великодушно его признал и оправдал свою неосведомленность, отметив, что Мэтью избрал для обнародования открытия издание, не привлекшее широкого интереса читателей. В ответ на извинения Дарвина Мэтью написал:

Я сформулировал концепцию этого закона Природы интуитивно, описывая самоочевидный факт, практически без усилий и сосредоточенного обдумывания. Кажется, у г-на Дарвина больше прав на это открытие, чем у меня – мне оно открытием не показалось. Он вывел его, опираясь на индуктивные умозаключения, неторопливо и с должной осторожностию продвигаясь от факта к факту, тогда как я, лишь бросив беглый взгляд на устройство Природы, счел это появление видов в результате отбора a priori очевидным фактом – аксиомой, на которую надо лишь указать, чтобы ее признали непредубежденные и достаточно быстро схватывающие умы⁶¹.

Однако непредубежденные умы вполне могут испытывать сомнения относительно новой идеи – по причине благоразумного консерватизма. Дедуктивные аргументы печально известны своей ненадежностью. То, что кажется «само собой разумеющимся», рассыплется из‐за незамеченной детали. Дарвин понимал, что лишь беспощадно подробное перечисление доказательств существования постулированного им исторического процесса будет – или должно быть – достаточно убедительным, чтобы ученые отринули свои традиционные убеждения и восприняли его революционный взгляд, даже если его действительно можно было «вывести из аксиом».

***

С самого начала были те, кому дарвиновское новаторское сочетание дотошного натурализма с абстрактными рассуждениями о природных процессах казалось сомнительным и нежизнеспособным гибридом. Оно представлялось невероятно правдоподобным, но так же обстоит дело со множеством схем мгновенного обогащения, которые на поверку оказываются трюками и надувательством. Сравните его со следующим законом работы фондовой биржи: покупай по низкой цене, продавай по высокой. Если следовать этому правилу, обязательно разбогатеешь. Не может не разбогатеть тот, кто последует этому совету. Почему он не работает? Он работает – для всякого, кому достаточно повезло действовать в соответствии с ним, но, увы, нет способа определить, что условия выполнены, до того, как действовать, руководствуясь ими, не станет слишком поздно. Дарвин предлагал скептически настроенному миру то, что можно бы было назвать схемой медленного обогащения, схемой, позволяющей создать Порядок из Хаоса без помощи Разума.

Своей теоретической силой дарвиновская абстрактная схема была обязана нескольким особенностям, на которые Дарвин достаточно решительно указывал и которые ценил выше, чем многие его сторонники; однако он не располагал терминологией, позволившей бы их недвусмысленно описать. Сегодня мы можем охарактеризовать их одним-единственным термином. Дарвин открыл мощь алгоритма. Алгоритм – это определенного рода формальный процесс, который (логически) неизбежно приводит к достижению определенного рода результата, когда бы тот ни «запускался» или ни реализовывался. Во времена Дарвина в алгоритмах не было ничего нового. Многие хорошо известные арифметические процедуры – например, деление в столбик или подведение баланса в чековой книжке – являются алгоритмами, и таковы же процедуры принятия решений при разыгрывании образцовой партии в крестики-нолики или расположении нескольких слов в алфавитном порядке. Сравнительно новым (и позволяющим нам бросить ценный ретроспективный взгляд на открытие Дарвина) было теоретическое размышление математиков и логиков о природе и мощи алгоритмов в целом; в XX веке это привело к появлению компьютера, что в свою очередь, разумеется, стало причиной гораздо более глубокого и наглядного понимания возможностей алгоритмов в целом.

Термин алгоритм восходит – через латинское слово algorismus – к раннеанглийскому algorisme (с ошибочным написанием algorithm), образованному от имени персидского математика, Мусы аль-Хорезми, чья написанная примерно в 835 году н. э. книга о математических действиях в XII веке была переведена на латынь Аделардом Батским или Робертом Честерским. Идея, что алгоритм является надежной и в некотором роде «механической» процедурой, существовала на протяжении столетий, но лишь в 1930‐х годах в новаторской работе Алана Тьюринга, Курта Гёделя и Алонзо Черча было в первом приближении зафиксировано современное понимание этого термина. Нам будут важны три основные особенности алгоритмов, и каждую не так-то просто определить. Более того, каждая усугубила замешательство (и тревогу), все еще мешающие нам размышлять о революционном открытии Дарвина, так что на страницах этой книги нам неоднократно придется возвращаться к этим вводным замечаниям и переосмыслять их.

1. Безразличие к материалу: деление в столбик можно с равным успехом осуществлять, используя карандаш или ручку, бумагу или пергамент, неоновые огни или дымовой след самолета – и прибегая к какой угодно системе символов. Осуществимость процедуры основана на ее логической структуре, а не на конкретных особенностях использованных в данном случае материалов и лишь пока эти конкретные особенности позволяют в точности выполнять предписанные действия.

2. Базовая неразумность: хотя сам проект процедуры может быть блестящим или приводить к великолепным результатам, каждый конкретный ее шаг, а также переходы между ними чрезвычайно просты. Насколько они просты? Достаточно просты, чтобы их мог осуществить прилежный дурак – или попросту механическое устройство. Согласно известной «школьной» аналогии, алгоритмы – это своего рода рецепты, составленные так, чтобы им могли следовать поварята. В кулинарной книге, предназначенной для шеф-поваров, мы можем прочитать: «Варите рыбу в подходящем вине на медленном огне до полуготовности», – но описывающий тот же процесс алгоритм начнется так: «Выберите белое вино со словом „сухое“ на этикетке; возьмите штопор и откупорьте бутылку; налейте на дюйм вина в сковороду; включите конфорку под сковородой…» – утомительное расчленение процесса на элементарные шаги, не требующие от читателя принятия мудрых решений, или вынесения тонких суждений, или проявления интуиции.

3. Гарантированный результат: что бы ни делал алгоритм, при безошибочном исполнении он всегда приводит к ожидаемому результату. Алгоритм – рецепт надежный.

Легко видеть, как эти характеристики делают возможным создание компьютера. Любая компьютерная программа является алгоритмом, в конечном счете составленным из простых шагов, которые тот или иной простой механизм может выполнять с невероятной надежностью. Обычно для этого используют электронные микросхемы, но мощность компьютера никак (если не считать скорости вычислительных процессов) не зависит от конкретных особенностей электронов, ударяющихся о силиконовые чипы. Те же самые алгоритмы могут выполняться (и даже еще быстрее) с помощью приборов, в которых фотоны перемещаются по стекловолокну, или (гораздо, гораздо медленнее) командами людей, вооруженных бумагой и карандашами. И, как мы увидим, способность компьютеров с потрясающей скоростью и надежностью выполнять алгоритмы сегодня позволяет ученым-теоретикам исследовать опасную идею Дарвина доселе невозможными методами – и приходить к удивительным результатам.

По сути дела, Дарвин обнаружил не один алгоритм, а скорее большой класс взаимосвязанных алгоритмов, которые он не мог четко различить. Теперь мы можем переформулировать его фундаментальную идею следующим образом:

На протяжении миллиардов лет жизнь на Земле развивалась как единое дерево со множеством ветвей – Древо Жизни; ее развитию способствовали те или иные алгоритмические процессы.

Со временем постепенно (по мере того как мы будем узнавать, какими способами разные люди выражали эту мысль) станет ясно, что означают эти слова. Некоторые формулировки абсолютно пусты и бессодержательны, другие – очевидным образом ложны. Посередине находятся те, что и в самом деле объясняют происхождение видов – и сулят множество других объяснений. Благодаря как упорной критике откровенных ненавистников идеи эволюции как алгоритма, так и опровержениям ее поклонников, такие формулировки становятся все точнее.