Третий шимпанзе - Джаред Даймонд

Задачи проектирования, с которыми имеет дело эволюция, оказываются сложнее, чем может показаться на первый взгляд, из-за того, что естественный отбор действует для особи в целом, а не для отдельных частей тела. Выживаете и оставляете после себя потомство или не справляетесь с этими задачами вы в целом, а не ваш крупный мозг или быстрые ноги. Увеличение одной из частей тела животного может быть выгодно ему по некоторым очевидным причинам, но в остальных отношениях окажется вредным. Так, например, эта единственная увеличенная часть может не сочетаться с остальными частями тела того же животного, или же будет забирать себе энергию, предназначенную для других частей.

Специалисты по эволюционной биологии выразят эту сложность одним волшебным словом — «оптимизация». Естественный отбор, как правило, придает каждой детали организма животного такой размер, скорость или количество, которыми будет обеспечено выживание и репродуктивный успех этого животного в целом, с учетом основных особенностей строения организма. Таким образом, сама по себе никакая черта не способна обеспечить максимальную ценность. Напротив, каждая черта стремится к некоему оптимальному, среднему показателю, не слишком большому и не слишком маленькому. Благодаря этому животное в целом добивается большего успеха, чем если бы отдельная черта оказалась увеличена или уменьшена.

Если в отношении животных эти рассуждения кажутся абстрактными, подумайте о технике, которой мы пользуемся каждый день. Те же по сути принципы применяются как в техническом проектировании, то есть в создании людьми машин, так и в эволюционном проектировании, то есть формировании животных путем естественного отбора. Возьмем в качестве примера машину, являющуюся предметом моей гордости, мой «фольксваген жук» 1962 года, кроме которого у меня в жизни автомобилей не было. (Те, кто увлекается машинами, помнят, что именно в 1962 году на «жуках» заднее окно впервые стали делать крупнее.) На гладкой равнинной дороге и при попутном ветре мой «фольксваген» может ехать со скоростью 65 миль в час. Владельцам «BMW» это определенно покажется недостаточным. Почему бы мне не выкинуть на свалку мой крошечный 4-цилиндровый двигатель в 40 лошадиных сил и не поставить вместо него 12-цилиндровый, мощностью в 296 лошадиных сил двигатель с «BMW 750IL», на котором ездит мой сосед, и не промчаться на скорости 180 миль в час по скоростной автостраде?

И даже я, почти совсем не разбираясь в автомобилях, понимаю, что такое решение непригодно. Для начала, огромный двигатель «BMW» не поместится в моторный отсек моего «фольксвагена», так что отсек пришлось бы увеличить. Далее, двигатель «BMW» должен устанавливаться спереди, а у «фольксвагена» моторный отсек сзади, так что мне пришлось бы менять коробку передач, привод и многое другое. Заменить пришлось бы также амортизаторы и тормоза, поскольку в моей машине они рассчитаны на то, чтобы сделать движение плавным и останавливаться со скорости 65, а не 180 миль в час. К тому времени, когда я закончил бы переделку своего «фольксвагена», предназначенную для того, чтобы поставить двигатель «BMW», от моего прежнего «жука» почти ничего не осталось бы, и все эти модификации обошлись бы в огромную сумму денег. Я полагаю, что мой крошечный двигатель в 40 лошадиных сил является оптимальным, в том смысле, что я не мог бы увеличить среднюю эксплуатационную скорость моей машины, не пожертвовав другими ее эксплуатационными характеристиками, — а заодно и другими аспектами собственного стиля жизни, также требующими значительных денежных вложений.

Законы рынка со временем приводят к исчезновению таких технических нелепостей, как «фольксваген» с двигателем «BMW», но все мы можем вспомнить уродливые сооружения, которые просуществовали довольно долго. Для тех, кто разделяет мой интерес к военному флоту, хорошим примером будут британские линейные крейсера. В годы, предшествовавшие Первой мировой войне, и в военные времена британский военно-морской флот спустил на воду тринадцать военных кораблей, так называемых линейных крейсеров, которые конструкторы сделали того же размера и с тем же числом крупнокалиберных орудий, что у линейных кораблей, но с намного большей скоростью движения. Получив максимально возможную скорость и огневую мощь, линейные крейсера сразу же вызвали интерес общественности, а пропаганда преподносила их как сенсацию. И все же, если взять линкор водоизмещением 28 000 тонн, оставить вес крупных орудий почти таким же, и значительно увеличить вес двигателей, при этом сохраняя общий вес около 28 000 тонн, неизбежно придется урезать вес каких-то других частей. В случае с линейными крейсерами особенно урезали броневой пояс, а кроме того, вес малых орудий, внутренних отсеков и зенитных вооружений. Результаты такого субоптимального общего конструкторского решения оказались фатальными. В 1916 году корабли военно-морских сил Великобритании «Индефатигейбл», «Куин Мэри» и «Инвинсибл», участвовавшие в Ютландском сражении, взорвались практически сразу после того, как в них попали снаряды немецких кораблей. Линейный крейсер «Худ» взорвался в 1941 году, всего через восемь минут после начала боя с немецким линкором «Бисмарк». Крейсер «Рипалс» был потоплен японской авиацией несколькими днями позже атаки японцев на Перл-Харбор, тем самым обретя сомнительную славу первого крупного военного корабля, уничтоженного с воздуха в ходе морского сражения. Руководство британского флота получило убедительные доказательства того, что значительное усиление отдельных элементов не приводит к оптимальному функционированию целого, и линейные крейсеры были сняты с производства.

Короче говоря, инженеры не могут совершенствовать отдельные детали в отрыве от машины в целом, поскольку отдельная часть потребует урезания денежных средств и пространства, которые могли бы быть использованы для других деталей, и не позволит увеличить их вес. Вместо этого инженеры ищут ответа на вопрос о том, какое именно сочетание деталей позволит оптимизировать эффективность работы машины. Точно так же и эволюция не может совершенствовать отдельные черты в отрыве от животного в целом, поскольку всякая структура, фермент или фрагмент ДНК потребляет энергию и занимает место, которые могли бы быть использованы на что-то иное. Естественный отбор склоняется к такой комбинации различных черт, которая обеспечит животному максимальные репродуктивные результаты. Следовательно, как инженеры, так и специалисты по эволюционной биологии должны оценивать, какой компромисс потребуется при увеличении чего бы то ни было, то есть, не только преимущества, но и издержки, которые оно за собой повлечет.

Рассуждать подобным образом в отношении нашего жизненного цикла сложно из-за того, что в нем присутствует много черт, которые, как может показаться, сокращают, а не увеличивают, нашу способность производить на свет потомство. Старение и смерть — лишь один из примеров; в качестве других можно назвать менопаузу у женщин, рождение одновременно только одного ребенка, роды не чаще раза в год, начало репродуктивной активности не ранее двенадцати-шестнадцати лет. Разве не оказал бы предпочтение естественный отбор такой женщине, у которой половая зрелость наступала бы в пятилетием возрасте, беременность длилась бы всего три недели, которая регулярно рожала бы по пять близнецов сразу, у которой не наступала бы менопауза, которая вкладывала бы большое количество биологической энергии в восстановление своего организма, доживала бы до 200 лет и, благодаря всему этому, оставляла бы после себя сотни потомков?

Задав этот вопрос в таком виде, мы допустили, что эволюция может менять в нашем организме отдельные детали, не затрагивая остальных, и не принимали в расчет скрытые издержки. Так, например, невозможно сократить срок беременности до трех недель, не меняя ничего ни в организме матери, ни в организме ребенка. Следует помнить, что в нашем распоряжении имеется лишь ограниченное количество энергии. Даже у тех, кто получает большую физическую нагрузку и употребляет высококалорийные продукты — например, у лесорубов, или у марафонских бегунов в период тренировок, — организм может усваивать не более 5000 калорий в день. Каким образом распределить эти калории между восстановлением собственного тела и воспитанием детей, если наша цель состоит в том, чтобы вырастить как можно больше детей?

Одна крайность состоит в том, чтобы вложить всю энергию в детей, не оставив ничего на биологическую репарацию, но тогда наше тело постареет и выйдет из строя еще до того, как мы воспитаем своего первого ребенка. Другой крайностью было бы вложение всей имеющейся в нашем распоряжении энергии в поддержание тела в хорошем состоянии; тогда мы, возможно, прожили бы долгую жизнь, но у нас не хватило бы энергии на рождение и воспитание потомства, поскольку это требует больших усилий. Естественный отбор, однако, должен отрегулировать относительно друг друга затраты энергии на репарацию и на репродукцию так, чтобы обеспечить максимальный репродуктивный результат, рассматриваемый в среднем за всю жизнь особи. Эта задача для разных биологических видов решается по-разному, в зависимости от таких факторов как риск неожиданной смерти, репродуктивные особенности вида и издержки, требуемые для разных типов репарации.