Наука плоского мира IV: Судный день - Терри Пратчетт

Впоследствии граница между двумя механизмами эволюции стала немного размытой, и каждый из них приобрел черты, которые, как считалось ранее, были характерным признаком его противоположности. Техническое развитие позаимствовало у эволюции фокус с созданием так называемых генетических алгоритмов для разработки новых продуктов. Оцифрованные модели перетасовываются по аналогии с рекомбинацией процессом, который обеспечивает перемешивание генетических вариантов родителей в ходе биологического размножения. Очередное поколение технологий, переживших этот процесс, сочетает в себе более полезные черты предыдущих поколений. Иногда в нем появляются новые эмерджентные качества если они приносят пользу, отбор сохраняет их на будущее. Окончательная модель зачастую недоступна пониманию инженера-человека. Эволюция вовсе не обязана подчиняться человеческому рассказию.

Явление генетической ассимиляции, которое полностью соответствует духу дарвиновой эволюции, может выглядеть, как явное проявление ламаркизма. Последовательное изменение популяции за счет отбора действенных генетических комбинаций может сместить пороговые значения, при которых в дело вступают конкретные способности. Как следствие, реакции, которые изначально служили ответом на некое воздействие окружающей среды, в последующих поколениях могут проявляться и без этого воздействия. К примеру, если мы регулярно ходим пешком, кожа на подошвах ног становится толще это приобретенная черта; однако генетические рекомбинации, благодаря которым дети уже с рождения имеют более толстую кожу на своих ступнях, увеличивают эффективность этого процесса, а значит, отбор отдает им предпочтение. Любая новая черта неважно, приобретенная или нет, которая приносит пользу, то есть увеличивает шансы произвести на свет потомство, раскрывает некий признак, который может быть случайно обнаружен дарвиновой эволюцией и применен с пользой для дела. Возможно, генетическая ассимиляция действительно является стандартным механизмом, при помощи которого адаптации, проявляющиеся в виде реакции на внешние стимулы, впоследствии становятся неотъемлемой частью развития.

В частности, давнее отличие во взглядах Ламарка и Дарвина уже не в состоянии уловить разницу между технической и органической эволюцией. Но это ее не означает, что между ними нет никаких существенных отличий. Есть такая заманчивая мысль, что один из очевидных аспектов технологической эволюции ни при каких условиях не может проявиться в эволюции по Дарвину речь идет о способности вообразить будущие возможности еще до разработки метода или его воплощения в каком-нибудь устройстве. Человеческая технология рождается в воображении изобретателей и первооткрывателей, сменяющих друг друга: «Что произойдет, если?» это теоретическое исследование смежных возможностей Кауффмана. В большинстве случае такие попытки предугадать будущее заканчиваются отказом от гипотетических изобретений без необходимости создавать и тестировать их на практике: они не будут работать, потому что, или никто не сможет ими воспользоваться, так как или они будут стоить слишком дорого, или их эффективность будет недостаточной, чтобы вытеснить устройство, которое и без того прекрасно справляется с поставленной задачей.

Кажется невозможным, что у этого творческого процесса может быть аналог в органическом мире и все же он существует. В 1896 году психолог Джеймс Марк Болдуин задался вопросом, могут ли животные, участвующие в поведенческих экспериментах, эволюционировать, по сути пытаясь представить, что произойдет, если они научатся решать какую-нибудь новую задачу, не доступную для них в настоящий момент. Окапи, к примеру, похожи на жирафов, но их шея и ноги имеют нормальную длину. Предположим, что один отважный окапи не оставляет попыток дотянуться до нижних веток деревьев, чтобы ощипать с них листья, хотя раз за разом терпит неудачу. Так как его попытки ни к чему не приводят, их можно сравнить с воображением. Однако некоторым окапи может повезти, и тогда отбор, вероятно, окажется на стороне особей, которые отличаются чуть более длинной шеей и ногами, что в итоге приводит к появлению жирафов. Этот процесс часто называют эффектом Болдуина.

Несколько лет тому назад мы стали свидетелями животного поведения, которое вполне могло стать отправной точкой подобной эволюционной траектории экзаптацию в действии. Сомы-плекостомусы часто используются в крупных аквариумах в качестве чистильщиков, которые при помощи своего рта, похожего на присоску, удаляют со стенок аквариума водоросли. В дикой природе они могут крепко удерживаться на скользких камнях, одновременно соскабливая с них водорослевую пленку; кроме того, у них отличная броня с костяными шипами в спинном и грудных плавниках. В аквариуме у сомов, благодаря этим чертам, проявляется совершенно новая способность, применение которой мы наблюдали в комнате отдыха математического института в университете Уорика. Природные способности этого сома позволяют ему намного лучше собирать плавающие кусочки еды по сравнению с другими рыбами. Для этого сом применил метод, который практически незнаком его диким сородичам: он поглощал кусочки своим ртом-присоской, перевернувшись на спину и отгоняя конкурентов колючими плавниками. Иными словами, рот сома, приспособленный для сбора пищи с камней, в результате экзаптации может собирать частички пищи с поверхности воды, особенно если пища мягкая, а рыба обладает эффективной защитой.

Под влиянием будущей генетической ассимиляции подобное поведение, достигнутое в результате экзаптации, может без проблем стать частью генома в популяции сомов. Оно может участвовать в отборе и адаптироваться по ходу движения вдоль эволюционной траектории тогда подобный метод сбора пищи с поверхности воды станет для сомов обычным явлением.

На самом деле нечто подобное, вероятно, уже случалось правда, не с потомками сомов из математического института (таковых нет). Речь идет о соме-перевертыше Synodontis nigriventris[73], который в дикой природе пользуется подобным методом для сбора насекомых с поверхности воды. В таком случае мы видим как начало, так и конец вполне правдоподобной эволюционной траектории. Начинается она, вероятно, с того, как голодный сом замечает пищу на поверхности воды в близлежащей отмели; возможно, это разлагающийся труп насекомого, плавающий в воде. Пытаясь дотянуться ртом до аппетитного кусочка, сом переворачивается на спину, и даже если его попытки в большинстве случае только мешают делу, любой случайный успех приводит к награде. Теперь он будет проявлять большую чувствительность по отношению к этому источнику пищи и, возможно, станет наведываться на мелководье за добавкой. Его потомство, выросшее в той же среде, имеет большие шансы пережить естественный отбор при аналогичном поведении, если генетические изменения могут повысить его эффективность.

Описанный сценарий противоречит утверждению Стивена Джея Гулда, высказанному в книге «Улыбка фламинго»[74] о том, что адаптации типа кормления вниз головой у фламинго, вылавливающих ракообразных из солевых озер, всегда основаны на единственном радикальном отклонении от нормального применения клюва. Животные могут проводить небольшие поведенческие эксперименты, и если их усилия вознаграждаются, такие эксперименты могут стать частью их поведения в будущем. Затем, если вознаграждение будет играть такую же важную роль, как новый источник пищи или оригинальный способ найти полового партнера, естественный отбор сможет заняться его улучшением.

У эволюции технологий есть два способа избежать непродуктивных аспектов органической эволюции, связанных со временем, потомством и новыми функциями. Первый мы уже обсуждали человеческий разум может попытаться запрыгнуть в пространство смежных возможностей и «в своем воображении» понять, сработает ли его задумка. Можем ли мы представить себе самолет в десять раз больше обычного и изменения, которые потребуется внести, чтобы он заработал? Если мы увеличим длину велосипедной рамы и вынудим велосипедиста откинуться назад, то как он сможет увидеть дорогу? Не захотим ли мы в таком случае, чтобы он нагнулся вперед? Оба подхода были испробованы и могут служить отличным примером того, как технические плоды нашего воображения резвятся в пространстве смежных возможностей.

Еще один трюк, которым разум может воспользоваться для улучшения технологий, это копирование: мы можем взять технический прием, используемый в одном изобретении, и применить его в других. Органической эволюции если не считать некоторых случаев горизонтального переноса генов между видами этот трюк недоступен: каждая линия наследования творит сама по себе. Недавним примером подобного копирования стало применение цифровых переключателей в самых разных машинах от тостеров и детских игрушек до автомобилей. Более ранний случай масштабного копирования использование пластмасс вместо металла в яслях, на кухнях и в лабораториях. А еще раньше замена стекла на прозрачные пластмассы, главным образом акриловые, во многих областях применения. Благодаря все более широкому использованию полупроводниковых технологий, у нас появляются солнечные батареи, крошечные охлаждающие и нагревательные элементы, а также новое семейство крайне эффективных ламп: светодиодные лампы белого света. Ряды из цветных светодиодов теперь можно настраивать, создавая различные условия освещения; яркий белые свет не способствует сну, и его можно заменить на более мягкие варианты. Гибкие телевизионные/компьютерные экраны, которые можно сворачивать подобно бумаге, уже существуют в лабораториях и не так уж далеки от внедрения в коммерческое производство. Совсем недавно в ДНК была закодирована целая книга, а человеческое лицо напечатано на человеческом волосе.