Наука Плоского мира Пратчетт Терри
Тот бородач писал куда более удивительную книгу. Если бы он только выбрал слово «восхождение» вместо «про-исхождение», вероятно, можно было избежать этого конфуза.
А может, и нет.
ГЕКС позволил себе поглотить дополнительную порцию будущего… Для простоты назовем это… знанием. Слова там были такими трудными. Их понимание целиком зависело от контекста. Ему нужно было еще многому научиться. Это все равно что пытаться разобраться в устройстве гигантской машины, не понимая даже принципа работы отвертки.
Иногда ГЕКС думал, что он собирает воедино обрывки каких-то инструкций. А где-то там, далеко, в понятийном бульоне плавают разрозненные фразы, кажущиеся умными, но бессмысленными. А некоторые из них и вовсе совершенно непрошеными.
Пока ГЕКС размышлял над этой важной мыслью, откуда-то возникла другая, предлагающая ему возможность Заработать $$$$. Не Отрывая Задницы От Стула!!! ГЕКС пришел к выводу, что это маловероятно.
Книга, которую притащил Библиотекарь, называлась «Эволюция для детей младшего школьного возраста».
Аркканцлер аккуратно перелистал ее страницы. Книжка была хорошая, с картинками. Библиотекарь знал, что нужно волшебникам.
– И это ты называешь подходящей книгой по эволюции? – спросил Аркканцлер.
– Уук.
– А вот мне она кажется совершенно бестолковой, – продолжил Аркканцлер. – Что это за бесовщина тут намалевана?
На картинке была изображена сгорбленная фигурка, похожая на обезьянью. Существо слева направо перемещалось по странице, все более распрямляясь и теряя волосяной покров, пока наконец уверенно не зашагало у самого края листа, вероятно, довольное тем, что ему удалось проделать весь путь и ни разу не показать свои гениталии.
– На меня похоже, – сказал Декан, заглянув через плечо Аркканцлера. – Я так же по утрам встаю.
– А куда волосы подевались? – требовательно вопросил Чудакулли.
– Ну, некоторые люди имеют обыкновение бриться, – ответил Декан.
– Очень странная книга, – сказал Чудакулли, укоризненно поглядывая на Библиотекаря. Последний затих, так как начал немного волноваться. В его голову закралось ужасное подозрение, что он как-то умудрился изменить Историю или, по крайней мере, одну из историй, и поэтому, вновь оказавшись в привычном и безопасном Незримом университете, схватил на бегу первую попавшуюся книжку, подходящую для людей с высочайшим интеллектом и сознанием десятилетнего ребенка. Библиотекарь взял ее в пустом коридорчике, в стороне от своих обычных маршрутов, а еще там стояли маленькие красные стульчики.
– А, я все понял! Это сказка, – объявил Чудакулли. – Что-то наподобие того, как лягушка превратилась в принцессу. Вот, посмотрите сюда… Сначала какие-то капли, напоминающие наш «кисель», потом – рыбки, затем хмм… тритоны, после них – здоровенные зверюги, типа драконов, и – ха! – мышь, а вот тут вот – обезьяна, ну, и наконец, – человек. В отдаленных сельских районах такое происходит постоянно. Там живут чрезвычайно мстительные ведьмы!
– Между прочим, омниане верят во что-то наподобие этого, – произнес Главный Философ. – Вроде как Ом тоже начал с простого, типа всяких змеек, а потом постепенно перешел к человеку.
– То есть жизнь, по-ихнему, вроде лепки из пластилина? – спросил Чудакулли, у которого с религией были нелады. – Сначала тебе удаются лишь примитивные формы, а немного насобачившись, ваяешь слонов и птичек, падающих, как только ты ставишь их на стол? Кстати, господа, а ведь мы с вами знакомы с богом эволюции, не забыли? Естественная эволюция всего лишь улучшает виды существ. Она не может их изменить.
Его палец перевернул следующую страницу ярко разрисованной книжки.
– Коллеги, насколько я понимаю, это всего лишь одна из старых волшебных книг, посвященная гипотезе морфической упругости[53]. Смотрите-ка сюда, – ткнул Чудакулли в картинку, на которой красная стрелка вела от большой ящерицы к птице. – Ящерицы не могут превращаться в птиц. Если бы они могли, то почему до сих пор ползают?Никто не может сам решать, как ему выглядеть. Не правда ли, Казначей?
Казначей довольно кивнул. Он как раз дочитал ГЕКСовы выкладки по теоретической физике вселенной Проекта и понял каждое слово. Особое удовольствие доставил ему тезис об ограниченности скорости света. Это было абсолютно логично.
Он взял карандаш и написал на полях: «Если предположить, что вселенная – отрицательно искривленное анти-парамедианское множество, что более или менее очевидно, следовательно, ее топологию можно вывести из наблюдений одних и тех же галактик с нескольких различных направлений». Он задумался на секунду и добавил: «Но придется помотаться».
Конечно, Казначей был прирожденным математиком, а для истинного прирожденного математика нет ничего более желанного, чем поскорее избавиться от проклятой бухгалтерии и унестись в небесные кущи, где все объясняется с помощью букв иностранного алфавита и никто не орет как оглашенный. Однако здесь все было еще прекрасней. Непередаваемая идея, что дюжина измерений могут быть скручены так, что их и не различишь, была подобна мороженому с клубникой для человека, привыкшего замечать то, что недоступно другим.
Глава 26
Происхождение Дарвина
В РОМАНЕ «ПОСЛЕДНИЙ КОНТИНЕНТ» волшебники встретились с богом эволюции. Тот делал все так, как и положено божеству:
«Просто шедевр. – Из слона показался Чудакулли. – И колеса отличные. А детали ты красишь до или после?»[54]
Бог эволюции собирал свои создания кусочек за кусочком, как мясник, только наоборот. Ему особенно нравились змейки и черви, потому что они были простыми: их можно было скатывать, как ребенок колбаски из пластилина. Но может ли меняться вид, однажды созданный богом эволюции? В Плоском мире именно так и происходит, потому что этот бог то и дело норовит внести какие-то изменения… Но как все происходит без божественного вмешательства?
Те, кто разводит домашних животных, будь то охотничьи собаки или мясные свиньи, прекрасно знают, что живые существа могут понемногу изменяться из поколения в поколение. Человек, с помощью «неестественного отбора», может вывести длинных и худых норных собак или крупных толстых свиней, дающих больше бекона в пересчете на одно копыто[55]. Это знали как волшебники, так и англичане Викторианской эпохи. Но до XIX века никому, похоже, в голову не приходило, что подобным же образом можно объяснить и удивительное многообразие форм земной жизни: от бактерий до бактрианов и от лисичек до лисиц.
Они не подумали об этом по очень простой причине. Если ты разводишь собак, то в итоге у тебя всегда получаются собаки, а не бананы или рыбы. Разведение животных сродни магии: если человеку нужна длинная худая собака, то он берет коротеньких толстеньких собачек и с помощью кое-каких хитростей (если не заклинаний) получает длинных худых собак. Бананы же, какими бы длинными и худыми они ни были, – плохое подспорье в этом деле. Кажется, что организмы не могут менять биологический вид, они могут лишь изменять формы, если человеку этого очень хочется, но все равно останутся в пределах своего вида.
Около 1850 года два человека независимо друг от друга задумались, а не играет ли природа в точно такую же игру, только куда более масштабную, не ставя перед собой при этом никаких конкретных целей (именно в предположении, что природа ставит перед собой какие-то цели, и заключалась «ахиллесова пята» всех предыдущих рассуждений на подобные темы). То есть они предположили наличие некой «самоходной» магии, естественного отбора в противовес отбору, проводимому людьми. Одним из них был Альфред Уоллес, а вторым Чарльз Дарвин, куда более известный, чем первый, в наше время.
Дарвин провел много лет в путешествиях по всему миру. С 1831 по 1836 год он в качестве натуралиста ходил на корабле Его Величества «Бигль». Работа Дарвина заключалась в записи наблюдений за растениями и животными. В письме от 1877 года Дарвин вспоминает, что во время путешествия он еще верил в «неизменность видов», но по возвращении домой в 1836 году задумался о важности своих наблюдений и понял, что «множество фактов указывает на общность происхождения видов». Под этой фразой он подразумевал, что различные теперь виды, возможно, имели общих предков. То есть виды, вероятно, обладают способностью меняться. Эта идея была отнюдь не нова, однако именно Дарвин первым понял возможный механизм таких изменений.
Между тем Уоллес изучал флору и фауну Бразилии и Вест-Индии. Сравнив данные по этим двум регионам, он пришел к тем же выводам, что и Дарвин. В 1858 году Дарвин все еще продолжал обдумывать свои идеи, намереваясь впоследствии издать большую книгу, в которой изложить все свои открытия. Уоллес же планировал написать небольшую статейку с основными выводами. Будучи настоящим английским джентльменом, Уоллес предупредил Дарвина о своих намерениях, чтобы тот успел что-нибудь опубликовать первым. Тогда Дарвин быстренько написал небольшой доклад в Линнеевское общество, а через год издал и книгу под названием «Происхождение видов», правда, далеко не такую объемистую, как собирался. Доклад Уоллеса появился в том же журнале чуть позже, хотя официально доклады обоих ученых были представлены на одном и том же заседании общества.
Какой же была первая реакция на эти две эпохальные статьи? Вот что написал в своем ежегодном отчете президент общества Томас Белл: «В сущности, этот год не был отмечен какими-либо поразительными открытиями, которые произвели бы переворот в своей области науки». Однако восприятие коллег изменялось по мере того, как к ним приходило осознание экстраординарности теории Дарвина и Уоллеса. Тем еще и досталось от духовных собратьев Наверна Чудакулли за то, что они посмели предложить правдоподобую альтернативу библейскому креационизму. В чем же заключалась эта эпохальная идея? Она была настолько проста, что совершенно ускользала от внимания кого бы то ни было. Томас Гексли, прочитав «Происхождение видов», заметил: «Как-то глупо было не подумать об этом раньше».
Вот эта идея: для того чтобы изменять животных, человек не нужен; они вполне могут делать это самостоятельно, а точнее – друг с другом. Это и есть механизм естественного отбора. Герберт Спенсер, проделавший огромную журналистскую работу по популяризации теории Дарвина, изрек: «Выживает сильнейший». С одной стороны, эти слова имеют преимущество: они могут убедить каждого, что он хорошо понимает теорию Дарвина, но, с другой стороны, имеется и существенный недостаток: они могут убедить каждого, что он понимает идею Дарвина хорошо. В общем, это были классические «враки детям», вводившие в заблуждение многочисленных критиков теории эволюции и заставлявшие их нападать на положение, давно почившее в бозе, а кроме того, породившие некоторые дурацкие и мерзкие политические теории.
Начав с огромного количества наблюдений за многочисленными видами растений и животных, Дарвин убедился, что организмы могут изменяться сами по себе, причем измениться настолько, чтобы по прошествии длительного времени дать начало новым видам.
Представьте себе множество существ одного и того же вида. Они конкурируют между собой за разные ресурсы, например – еду, и не только между собой, но и с другими видами. Теперь предположим, что по какой-то случайности одно или несколько животных получают потомство, лучше приспособленное для того, чтобы выигрывать конкурентную борьбу. Подобные особи имеют больше шансов выжить и дать жизнь следующему поколению, которое может обладать тем же преимуществом. И наоборот, если одно или несколько животных получат потомство, менее приспособленное к конкурентной борьбе, последнему будет труднее выжить и продолжить свой род, а если кто-то все-таки успеет это сделать, его потомству все равно будет труднее сохраниться. Таким образом, даже небольшое преимущество приведет к тому, что через несколько поколений популяция будет сплошь состоять из «победителей». На самом деле эффект от таких преимуществ будет расти как снежный ком, и особенно много времени на это не понадобится.
Естественный отбор представляется довольно незамысловатой идеей, однако слова вроде «конкуренция» или «выиграть» слишком многозначны. Очень легко сделать ошибочное заключение о коварстве эволюции. Когда птенец выпадает из гнезда и становится обедом проходящей мимо кошки, мы оказываемся свидетелями борьбы за выживание между кошками и птицами. Но если подобную сцену считать конкуренцией видов, получается, что кошки выигрывают вчистую. Почему же тогда птицы до сих пор не вымерли, оставив Землю кошкам?
Потому что давным-давно кошки и птицы как бы пришли к соглашению, что выжить должны оба вида. Если птицы будут бесконтрольно размножаться, через некоторое время их станет так много, что им не будет хватать пищи. К примеру, самка скворца в течение жизни откладывает 16 яиц. Если все птенцы выживут и дадут потомство, то популяция скворцов каждое поколение будет увеличиваться в восемь раз (по 8 птенцов на каждого из родителей). Такой экспоненциальный рост чрезвычайно быстр: к 70му поколению можно будет сложить шар размером с Солнечную систему из скворцов (а вовсе не из голубей, хотя кому-то кажется, что это именно их высокое предназначение).
Таким образом, единственно приемлемый темп роста популяции скворцов – это нулевой, то есть два птенца (в среднем) на двух взрослых скворцов. Одно поколение будет сменяться другим, не более, но и не менее. Если выжившего потомства окажется слишком много, то вид ждет демографической взрыв; если слишком мало – он рискует исчезнуть. Значит, 14 из 16 яиц обязаны погибнуть. Тут-то в игру вступают кошки, а также разные другие обстоятельства, из-за которых так нелегко быть птицей, особенно молодой. В некотором смысле кошки даже оказывают птицам услугу, не каждой птичке в отдельности, конечно, а всему виду (впрочем, все зависит от того, попадете ли вы в число двоих выживших или четырнадцати умерших).
Куда более очевидны услуги, которые птицы оказывают кошкам, на которых еда падает буквально с неба, точно манна небесная. Что же не позволяет ситуации выйти из-под контроля? Если где-то возникнет группа особенно жадных кошек, они быстро уничтожат всю еду в округе и вымрут, а освободившуюся территорию быстро займут их менее прожорливые товарки. Те кошки, которые едят ровно столько, сколько необходимо, обязательно победят в конкурентной борьбе кошек-чревоугодниц. При этом кошки и птицы не являются конкурентами, поскольку играют в разные игры. Кошки конкурируют с кошками, а птицы с птицами. На первый взгляд процесс может показаться чересчур расточительным, однако это не так. Скворчихе ничего не стоит отложить 16 яиц. Жизнь хорошо воспроизводима, она способна создавать пусть и не точные, но очень близкие копии самой себя, и создавать много и дешево. Эволюция может без труда перепробовать множество вариантов и отбросить нерабочие. Это отличный способ отобрать то, что окажется эффективным.
Как сказал Гексли, идея лежала на виду. Она причинила кучу неприятностей креационистам, поскольку лишила их одного из излюбленных аргументов, а именно постулата о божьем промысле. Живые создания кажутся нам настолько совершенными, что они просто обязаны быть специально кем-то придуманными, а если это так, то должен существовать и Главный Проектировщик. Дарвинизм же продемонстрировал, что с помощью случайных и бесцельных изменений – самостимулируемой селекции – можно добиться таких впечатляющих результатов, что поневоле может показаться, будто существует некий Главный Проектировщик.
Разумеется, как и во всей науке, в теории дарвинизма есть некоторые до сих пор не объясненные моменты, однако все попытки ее опровергнуть потерпели провал. Классический пример, до сих пор используемый креационистами, несмотря на то что еще сам Дарвин дал на него прекрасный ответ, касается эволюции глаза. Человеческий глаз – сложнейшая структура, все элементы которой должны быть точно подогнаны друг к другу, иначе ничего не будет работать. Если мы утверждаем, что такая сложная структура возникла в результате эволюции, следовательно, мы должны признать, что это происходило постепенно. Она не могла возникнуть сразу целиком. Но если это так, на каждом этапе своей эволюции протоглаз должен был приобретать что-нибудь, что помогало его хозяину выжить. Как такое возможно? Вопрос часто задается в вульгарной форме: «Какая польза могла быть от половины глаза?» От вас, естественно, ожидается, что вы сделаете логичный вывод: «Никакой» – и мигом обратитесь в первую попавшуюся религию. Между тем «никакой» – это вполне логичный ответ, неверен сам вопрос. Существует множество способов сконструировать глаз постепенно, не собирая его при этом по кусочкам, как мозаику. Эволюция не лепит свои произведения кусочек за кусочком, как делал бог эволюции в книге «Последний континент». Сам же Дарвин указывал, что у современных животных можно найти все необходимые светочувствительные органы, начиная с соответствующих участков кожи и так далее, по возрастанию сложности, способности к концентрации световых лучей, распознаванию мелких деталей, пока наконец мы не получим такое сложное устройство, как человеческий глаз. Короче говоря, в живом мире имеется непрерывная цепочка органов, похожих на наш глаз, и каждое существо получает преимущество в виде такого соответствующего светочувствительного устройства, по сравнению с теми, кто имеет слегка менее эффективное устройство.
В 1994 году Дан-Эрик Нильсон и Сюзанна Пелгер с помощью построенной на компьютере математической модели выяснили, что происходит со светочувствительной поверхностью, если будут сохраняться все случайные биологически возможные мутации, увеличивающие светочувствительность. У них получилось, что через 400 тысяч поколений (для эволюции это все равно что глазом моргнуть) плоская поверхность приобретала вид глаза с хрусталиком. В отличие от обычных очков такой хрусталик по-разному преломлял свет в разных местах, в точности как и наш глаз. Каждый такой крошечный шажок приводил к улучшению глаза существ по сравнению с теми, кто имел «старую версию».
Никогда не было стадии с «половиной глаза». Просто светочувствительные поверхности, становившиеся все лучше и лучше.
В середине ХХ века в наше распоряжение попала новая главная деталь эволюционной головоломки, та, за знание о которой сам Дарвин отдал бы правый глаз. Это физический, а точнее – химический механизм, обеспечивающий изменчивость характерных признаков организма и их передачу потомкам.
И вы знает это слово – «ген».
Вы также знает название молекулы – ДНК.
Вы, безусловно, знаете, как это работает: ДНК несет в себе некий генетический код, что-то вроде химического проекта организма. С помощью генетического кода ДНК преобразуется в белки.
Можете не сомневаться: все, что вы знаете, это очередные «враки детям».
Аббревиатура ДНК захватила наше нестойкое воображение так же, как фраза «выживает сильнейший» очаровала людей Викторианской эпохи. Однако воображение расцветает лишь тогда, когда оно свободно от оков, в неволе же оно чахнет и хиреет. Скованные фантазии прокисают и начинают бурно бродить, поскольку лишены своего главного естественного ограничителя, имя которому – Разум.
У ДНК имеются два поразительных свойства, которые играют заметную роль в сложной химии жизни: кодирование информации и ее копирование. (Другие молекулы обрабатывают информацию, полученную от ДНК; например, создают белки по рецептам ДНК.) С этой точки зрения живой организм подобен молекулярному компьютеру. Само собой, жизнь этим не ограничивается, однако именно ДНК находится в центре любой дискуссии о жизни на Земле. ДНК – наиболее важный «космический лифт» жизни, та платформа, которая поднимает ее на новые высоты.
Живые организмы сложны не потому, что живая материя – это какая-то особенная материя, как считали когда-то виталисты, но потому, что она чрезвычайно сложно организована. ДНК на рутинном уровне сохраняет организацию жизни. Каждая живая клетка организма содержит его геном, своего рода закодированное послание от ДНК с планом поведения на молекулярном уровне. (Исключение составляют различные вирусы, находящиеся на границе между живым и неживым и спользующие немного отличающийся код.)
Именно поэтому оказалось возможным клонировать овечку Долли: взять обычную клетку от взрослой овцы и вырастить из нее другую овцу. Хотя на самом деле для подобного фокуса требуются три взрослых овцы. У первой, назовем ее «Мамой», берем клетку. Затем нам надо убедить ядро этой клетки «забыть», что она взята у взрослого животного, и начать «думать», что она вернулась в яйцеклетку. Для этого мы имплантируем ее в яйцеклетку второй овцы («Донора»). После чего помещаем яйцеклетку в матку третьей овцы («Суррогатной матери»), где она развивается, как обычный ягненок.
Долли частенько называют идеальной копией «Мамы», но это не совсем точно. Вопервых, некоторые участки ДНК Долли принадлежали не «Маме», а «Донору». Но даже если бы это небольшое различие было устранено, Долли все равно могла чем-то отличаться от своей «Мамы», так как ДНК овцы не является особенно подробной инструкцией «Как самому создать овцу с нуля». Скорее это рецепт, предполагающий, что вы уже знаете, как работать на этой кухне. В этом рецепте не будет подсказок наподобие: «Положите фарш в смазанную жиром форму и поставьте ее в духовку, разогретую до 200 °C». Там будет что-то вроде: «Поставьте фарш в духовку», то есть считается, что вы уже знаете и про форму, и про необходимую температуру. Так происходит и в описанном случае, овечья ДНК опускает такой важный пункт, как: «Засуньте все в овцу», но пока это единственное место, где вы можете вырастить ягненка из оплодотворенной яйцеклетки. Таким образом, суррогатная мама сыграла значительную роль в том, что случилось, когда заработала программа ДНК по изготовлению Долли.
Многие биологи считают, что это несущественно, поскольку донор яйцеклетки, как и суррогатная мать, попросту выполняют то, что заложено в их собственных ДНК. Но дело в том, что в репродуктивном цикле многие факторы, не заложенные в ДНК, могут играть важную роль. Хороший пример – дрожжи, одноклеточные грибы, превращающие сахар в алкоголь и выделяющие углекислый газ. Генетический код одного из видов дрожжей уже полностью расшифрован. Тысячи экспериментаторов играли в генетические игры с колонией дрожжей, пока наконец не поместили грибки в центрифугу и не выделили их ДНК, а из нее – генокод. В ходе таких экспериментов на дне пробирки остается осадок. Вы его выплескиваете, поскольку это не ДНК, а следовательно, никакого значения для генетики не имеет. Так все, конечно, и делали вплоть до 1997 года, пока один генетик не задал глупый вопрос: «Если это – не ДНК, то зачем оно вообще? Из чего все-таки состоит этот осадок?»
Ответ оказался простым и одновременно обескураживающим. Это были прионы. Великое множество прионов.
Прион – крошечная белковая молекула, которая может действовать как катализатор при образовании белковых молекул, подобных самой себе. Однако в отличие от ДНК прионы делают это не посредством репликации. Вместо этого они используют уже существующие белки, устроенные почти так же, как и сами прионы: те же атомы, тот же порядок, но молекулы свернуты иначе. Прионы цепляются к такой молекуле, раскачивают ее и придают ей нужную им форму. Чем больше участвует прионов, тем быстрее идет процесс.
Прионы – своего рода молекулярные проповедники: размножаются не делением, а обращением язычников в себе подобных. Одним из наиболее известных прионов стал тот, которого подозревают в губчатой энцефалопатии крупного рогатого скота (ГЭКРС), то есть коровьем бешенстве. Основным компонентом коровьего мозга является белок, который может быть изменен прионами. Вот почему зараженные коровы теряют координацию, бесцельно бродят, пуская слюну, и выглядят так, словно спятили.
Для чего же прионы нужны дрожжам? Без прионов дрожжи не могут размножаться. Инструкции по созданию белка в их ДНК иногда имеют отличия, и белок закручивается неправильно. Когда клетки дрожжей делятся, каждая половинка получает свою копию ДНК и часть прионов, которую можно пополнять, преобразуя другие белки. Таким образом, даже на молекулярном уровне далеко не все, что касается организма, закодировано в ДНК.
И вообще, в системе кодирования ДНК многое до сих пор неясно. Но в чем мы сумели разобраться, так это генетический код. Некоторые участки ДНК представляют собой «рецепты» белков. В каком-то смысле их действительно можно назвать проектом для создания белковых молекул, так как в них перечислены все компоненты и указан точный порядок. Молекулы белка производятся из набора более мелких молекул, называемых аминокислотами. У большинства организмов, в том числе у человека, такой набор состоит из 22 аминокислот. Если вы построите в ряд достаточно много аминокислот и позволите им свернуться в плотный клубочек, получается белок. В инструкциях ДНК, правда, не указывается, в какую именно сторону должна быть закручена молекула, однако обычно она самопроизвольно делает это правильно. Изредка, когда этого все же не происходит, срабатывают вспомогательные молекулы, понуждающие ее закручиваться в нужную сторону. Прямо сейчас, когда вы читаете эти строки, такая вспомогательная молекула по имени Hsp90 переворачивает всю молекулярную генетику с ног на голову. Hsp90 заставляет белковую молекулу принимать положенную форму, даже если участки ДНК, ответственные за кодирование подобных белков, мутировали. Когда организм подвергается стрессу, отвлекая Hsp90 от выполнения положенных ей функций, эти скрытые мутации внезапно проявляются, и молекулы белка начинают сплошь и рядом принимать неправильную форму, соответствующую коду мутировавшего ДНК. Это означает, что генетические изменения могут быть вызваны и не генетеческими причинами.
Участки ДНК, кодирующие функциональные белки, называются генами. Все остальные участки называются по-разному. Некоторые из них кодируют белки, контролирующие, в свою очередь, момент «включения» того или иного гена, производящего определенные белки; такие участки называются регуляторными (гомеотическими) генами. Существуют участки, в просторечии называемые «мусорными ДНК», что на научном языке означает: «Черт его знает, зачем оно нужно». Некоторые слишком буквально мыслящие ученые понимают это так: «Эти ДНК вообще не нужны», ставя тем самым коня природы позади телеги человеческого понимания. Скорее всего, эти участки представляют собой некую смесь: на ранних стадиях эволюции ДНК они выполняли некую роль, в данный момент ненужную (но, возможно, они еще пригодятся, скажем, если появится какой-нибудь древний паразит); кроме того, они контролируют способ, которым гены активируют и дезактивируют производставо белков; наконец, это участки ДНК, контролирующие предыдущие участки, и так далее, и так далее. Таким образом, некоторые участки ДНК действительно могут оказаться «мусорными», а некоторые, как шутят генетики, могут оказаться закодированным посланием: «Здесь был Бог. Я существую, да, ха-ха-ха».
Эволюционный процесс не всегда идет прямым и понятным людям путем. Но это еще не означает, что Дарвин ошибался. Это значит, что даже если он прав, в отсутствие нарративиума история, абсолютно понятная для эволюции, для людей не будет иметь смысла. Мы допускаем, что многое из обнаруженного в живых организмах давало им какое-нибудь преимущество на каждом этапе их развития, но игра до того сложна, что мы не можем связно рассказать, зачем именно было нужно то или иное преимущество. Чтобы показать, насколько странным путем, даже в сравнительно простых обстоятельствах, может идти эволюционный процесс, лучше всего обратиться не к животным и не к растениям, а к электронным схемам.
С 1993 года инженер Адриан Томпсон занимается естественным отбором среди интегральных схем. В основе лежит технология, известная как генетический алгоритм, широко использующаяся в кибернетике. Алгоритм – это такая специальная программа, «рецепт» решения той или иной задачи. Одним из способов поиска алгоритмов для решения по-настоящему сложных задач является «скрещивание» и естественный отбор. Под «скрещиванием» понимается «смешивание элементов одного алгоритма с частями другого». Биологи называют это рекомбинацией. Каждый организм, размножающийся половым путем, в том числе и наш, скреивает родительские хромосомы именно в этой манере. Подобная технология, равно как и ее результат, называется генетическим алгоритмом. Когда этот метод работает, все идет просто великолепно. Его главный недостаток в том, что не всегда можно толково объяснить, как именно алгоритм добивается своих результатов. Впрочем, вернемся к электронике.
Томпсон задался вопросом: что будет, если применить генетический алгоритм к электронным схемам? Для этого надо поставить некую задачу, случайным образом «скрестить» схемы, как способные, так и не способные ее решить, отобрать те, которые справляются лучше, и повторять все это в течение многих поколений.
Большинство инженеровэлектронщиков, обдумав подобный проект, сразу скажут, что использовать для этого реальные схемы довольно глупо. Вместо этого можно создать их компьютерные симуляторы (если вы, конечно, знаете, как ведет себя схема), так будет и дешевле, и быстрее. Томпсон же не решился довериться компьютеру: а вдруг настоящие схемы «знают» что-то, недоступное симуляции?
Для начала он выбрал следующую задачу: распознать два входящих сигнала, первый частотой 1 кГц, второй – 10 кГц, то есть 1000 и 10 000 колебаний в секунду. Вы можете думать о них как о низком и высоком звуке. Схема должна принять сигнал, обработать его в соответствии с собственной структурой и передать сигнал на выходе. Для высокого звука схеме следовало выдавать сигнал в ноль вольт, то есть фактически – не реагировать, для низкого звука – постоянное напряжение в 5 вольт. (На самом деле эти условия изначально не были сформулированы: подошли бы два любых постоянных ответа, но в итоге получилось именно так.)
Если бы Томпсон принялся собирать свои тестовые схемы вручную, это заняло бы целую вечность. Он применил программируемую пользователем вентильную матрицу – микрочип, представляющий собой конфигурацию транзисторных «логических блоков» (можно назвать их «умными переключателями»). При загрузке новых инструкций в память конфигурации чипа, соединения между которыми могут переключаться, соответствующее переключение между блоками создает ту или иную конфигурацию чипа в его памяти.
Эти инструкции аналогичны генетическому коду живого организма и могут быть «скрещены». Именно это и сделал Томпсон. Он взял матрицу из 100 логических блоков и сгенерировал на компьютере случайную популяцию из 50 инструкционных кодов. Компьютер загружал каждый набор инструкций в матрицу, подавал входные сигналы и пытался найти признаки, которые могли бы помочь в «выведении» подходящей электронной схемы. На первом этапе это могло быть чем угодно, главное, чтобы оно не выглядело случайным. Самой подходящей «особью» первого поколения стала схема, выдававшая 5V независимо от частоты полученного сигнала. Все наименее приспособленные были «убиты», то есть удалены, а более приспособленные – «скрещены» (скопированы и рекомбинированы). После чего все повторилось сначала.
Самым интересным в эксперименте оказались не технические подробности его проведения, а то, как система искала решение и замечательная особенность этого решения. К 220му поколению самая подходящая схема выдавала сигналы, практически не отличавщиеся от входных, то есть две волны различной частоты. Того же результата можно было достичь, вообще не прибегая к экспериментам с электронными схемами, достаточно было одного провода! Желаемые постоянные исходящие сигналы так и не появились.
К 650му поколению сигнал на выходе по низкой частоте был постоянным, однако на высокой сигнал продолжал быть различным. Так длилось до 2800го поколения, схема выдавала почти постоянные и различные сигналы для того и другого звука. Только к 4100му поколению странный глюк был устранен, после чего эволюция фактически пришла к логическому концу.
Самым необычным в этом эксперименте стала структура получившегося решения. Ни один человеческий инженер не смог бы такое изобрести. И ни один инженер не смог бы найти решение, состоящее всего из ста логических блоков. Человеческое решение было бы понятным, мы смогли бы рассказать убедительную историю о том, как оно работает. Например, оно бы включало в себя генератор тактовой частоты, то есть электронную схему, которая выдает сигналы с постоянной частотой. Она стала бы базовой для сравнения с другими частотами. Но вы не сможете создать генератор тактовой частоты с помощью всего ста логических блоков. Эволюция же не обременяла себя созданием такого генератора. Вместо этого она решила пропустить входящий сигнал через серию замкнутых контуров. Они, по-видимому, создавали разнесенные во времени версии сигналов, которые в дальнейшем объединялись для получения постоянных выходных сигналов. Возможно. Сам Томпсон описал действие примерно в таких словах: «В действительности я не знаю, как оно работает».
Удивительно, но дальнейшие исследования показали, что задействованы были только 32 из 100 логических блоков. Остальные можно было спокойно удалить, не повлияв на работу системы. Показалось, что можно удалить еще 5 блоков, поскольку они не были электрически связаны с оставшимися. Тем не менее, если вы их удаляли, схема переставала работать. Предполагается, что эти блоки были связаны с остальной схемой не электрическими токами, а, скажем, магнитными полями. Какова бы ни была причина, предчувствие Томпсона, что у настоящей кремниевой схемы могут найтись тузы в рукаве, которыми она побьет компьютерную симуляцию, его не подвело.
Технологическим результатом эксперимента Томпсона является возможность эволюционного отбора наиболее эффективных микросхем. Однако его послание теории биологической эволюции намного важнее: эволюции нарративиум не нужен. Эволюционное решение может работать даже тогда, когда совершенно непонятно, как именно оно работает. Эволюция не придерживается принципов проектирования, логичных для людей. Взамен она следует эмерджентной логике Муравьиной Страны, которая никак не укладывается в простую историю.
Конечно, эволюция тоже иногда следует по пути «спроектированных» решений вроде того, что произошло с глазом. Иногда ее решения содержат и нарративиум, просто мы не умеем оценить рассказанную историю. Палочники выглядят как палочки, а их яйца – как семена. В этом присутствует логика, свойственная скорее Плоскому миру: ведь семена – это «яйца» палочек, и до того, как в Викторианскую эпоху теория эволюции завладела умами людей, подобная «логика» казалась совершенно очевидной, поскольку выглядела как последовательные действия Создателя. Первые эволюционисты так не думали, поэтому ситуация с палочниками их смутно беспокоила. Они занервничали еще больше, когда выяснилось, что у некоторых палочников яйца похожи на крошечных улиточек. Ужасно глупо принимать облик того, кого может сожрать кто угодно. Это ведь противоречит всем принципам теории эволюции! Загадка разрешилась только в 1994 году, после лесных пожаров в Австралии. Новые ростки, пробивающиеся из-под пепла, были сплошь покрыты яйцами палочников. Муравьи, собирая, как они думают, «семена» и «улиточек», уносят маленьких палочников в свои подземные города, где те и пережидают пожары. Кстати, маленькие палочники выглядят и бегают, как самые настоящие муравьи, одно это могло бы послужить подсказкой, просто никто не догадался.
Но временами эволюционные решения не содержат ни грана нарративиума. Чтобы окончательно подтвердить теорию Дарвина, нам нужно исследовать как те эволюционировавшие системы, которые подпадают под простое описательное повествование, так и те, которые не подпадают. Вероятно, к последним относятся многие из сенсорных систем мозга. Например, первичная зрительная кора отвечает за обобщенные функции вроде распознавания очертаний предметов, но мы понятия не имеем, как именно работают эти слои нашего мозга. Вернее всего, не понимаем потому, что алгоритм не соответствует ни одному из известных нам конструкторских решений. Наше обоняние, похоже, устроено еще более странно и вообще не имеет определенной структуры, наподобие зрительного участка коры. Кроме всего прочего, может выясниться, что у нас на руках не все элементы пазла.
Что еще более важно, точно так же может получиться и с генами. Биологи привыно рассуждают о «функции гена», то есть о том, за что он отвечает. Как-то по умолчанию подразумевается, что это либо одна-единственная, либо небольшое их число. Короче, это уже чистая магия: ген выступает в роли заклинания. Вернее, он воспринимается нами как заклинание, как своего рода холодный пуск двигателя. Однако функции множества генов не удается описать в форме простой истории. Они эволюционировали, чтобы создавать организм, причем делать это в команде, точно так же, как электронные схемы Томпсона. Когда эволюция предъявляет нам подобные решения, никакой конвенциональный редукционизм не в состоянии будет помочь нам их понять. Вы можете упорно перечислять нервные связи, до тех пор пока коровы не вернутся домой с пастбища, но вы не поймете, как коровья визуальная система отличает быка от коровника.
Глава 27
Нам нужно больше киселя!
ТЕПЕРЬ, КОГДА РИНСВИНДУ ВЕРНУЛИ ЕГО ОБЫЧНЫЙ РАЗМЕР, он обнаружил, что этот мир начинает ему нравиться: там было отменно скучно.
Время от времени его двигали на несколько десятков миллионов лет вперед. Уровень моря продолжал меняться. Казалось, земли становится все больше, там и сям торчали вулканы. На морском побережье постепенно начал скапливаться песок. Тем не менее вокруг до сих пор стояла звенящая тишина. Нет, были, конечно, штормы, а по ночам моросили метеорные дожди, яркими шипящими струями царапающие небо, но все это лишь подчеркивало отсутствие настоящей «симфонии жизни». Ринсвинду ее отсутствие доставляло лишь огромное удовольствие.
– Господин Тупс! – окликнул он.
– Да-да? – послышался в шлеме голос Думминга.
– Тут, похоже, огромная туча комет.
– Да, видимо, они являются частью системы Круглого мира. А в чем, собственно, проблема?
– Они не свалятся мне на голову?
До Ринсвинда донеслись приглушенные звуки бурных дебатов, после чего голос Думминга произнес:
– Аркканцлер уверен, что снежки тебе не опасны.
– О! Понятно.
– Мы вновь собираемся перенести тебя на несколько миллионов лет. Ты готов?
– Миллионы и миллионы лет ужасающей скучищи, – заметил Главный Философ.
– Сегодня количество киселя заметно увеличилось, – возразил Думминг.
– Прекрасно. Только киселя нам и не хватает.
И тут раздался вопль Ринсвинда. Волшебники кинулись к вездескопу.
– О боги, – воскликнул Декан. – Это что? Высшие формы жизни?
– Мне кажется, – сказал Думминг, – на земле пришли к власти диванные подушки.
Они были темно-зеленые. Лежали на прогретом мелководье. И они были упоительно скучны.
Однако там виднелось еще кое-что.
Частицы киселя плавали в море наподобие гигантских глазных яблок: черные, лиловые, зеленые. Вся поверхность воды была ими покрыта. Вспененный ими прибой накатывал на берег. Некоторые покачивались в воздухе, в нескольких дюймах над водой, словно плотный туман, толкаясь и пихаясь в борьбе за место под солнцем.
– Вы когда-нибудь видели что-нибудь подобное? – вопросил Главный Философ.
– Разве что нелегально, – пробормотал Декан.
Одна из капель вдруг лопнула. Аудиоканал в вездескопе был не очень, но звук уверенно можно было охарактеризовать как: «Хлоп!» Лопнувшее существо плюхнулось в море, и плавающие капли киселя тут же над ним сомкнулись.
– Пусть Ринсвинд попытается вступить с ними в контакт, – распорядился Чудакулли.
– О чем можно разговаривать с киселем, сэр? – возразил Думминг. – Не говоря уже о том, что они вообще не издают никаких звуков. «Хлоп», по моему мнению, не в счет.
– А они разного цвета, – заметил Профессор Современного Руносложения. – Может, они общаются на языке цветов? Как эти, как их там… Ну, морские такие… – Он несколько раз щелкнул пальцами, пытаясь возбудить свою память.
– Омары? – пришел на помощь Декан.
– Что, правда? – откликнулся Главный Философ. – Не знал, что они это умеют.
– А то! – сказал Чудакулли. – Например, красный означает: «Спасите-помогите!»
– Я думаю, Профессор Современного Руносложения подразумевал кальмаров, – поспешно вставил Думминг, прекрасно зная, как далеко могут завести такие рассуждения пожилых волшебников, и добавил: – Я попросил Ринсвинда попытаться с ними поговорить.
– В каком смысле? – спросил Ринсвинд, стоя по колено в киселе.
– Ну, не мог бы ты изобразить смущение?
– Нет! Зато я могу изобразить злость.
– Думаю, это сработает, если ты станешь достаточно красным. Тогда они подумают, что тебе требуется помощь.
– Полагаешь, помимо киселя здесь живет кто-то еще?
За некоторыми капельками тянулись длинные нити, покачивающиеся на легком ветерке, обдувавшем побережье. Когда они цеплялись за какую-нибудь летающую каплю, некоторые капельки протягивали длинные нити, колышашиеся на легком ветерке, дувшем вдоль берега. Когда они цеплялись за какой-нибудь летучий пузырь, ниточка натягивалась, и маленькое существо на его конце отрывалась от поверхности, нить постепенно укорачивалась и пузырь улетал с новым пассажиром.
Ринсвинд уже много раз видел таких. И выглядели пойманные не слишком довольными.
– Хищники, – пояснил Думминг.
– То есть я со всех сторон окружен хищниками?
– Ну, если это тебя так беспокоит, постарайся не выглядеть киселем. Мы за ними присматриваем. Наша… эээ… профессура полагает, что интеллект быстрее развивается у тех, кто хорошо и регулярно питается.
– Почему?
– Полагаю, потому, что сами они питаются хорошо и регулярно. Вскоре мы попробуем прыгнуть дальше во времени несколько раз подряд, хорошо?
– Ну, наверное.
Мир вокруг Ринсвинда замерцал…
– Кисель-кисель, кругом кисель…
…Снова замерцал…
– Море отступило. Вы видите плавающие пузыри? Кстати, черных стало больше.
…Снова замерцало…
– Я посреди моря, вокруг плавают здоровенные матрасы из лиловых кисельных капель. Некоторые капли по-прежнему летают.
…И снова…
– Ох, ради всех жареных луковок мира!
– Что там? – поинтересовался Думминг.
– Я знал! Я всегда это подозревал! Эта треклятая дыра просто усыпляла мою бдительность!
– Да что там случилось-то?
– Снег. Весь этот бесовский мир превратился в один гигантский снежок!
Глава 28
Айсберг по курсу!
ВООБЩЕ-ТО ЗЕМЛЯ МНОГО РАЗ СТАНОВИЛАСЬ похожей на гигантский снежный ком. Так было 2,7 миллиарда лет назад, и 2,2 миллиарда лет назад, и 2 миллиарда лет назад. 800 миллионов лет назад снова стало чертовски морозно, затем последовала целая серия всемирных похолоданий, вроде бы закончившаяся 600 миллионов лет назад, но 300 миллионов лет назад Земля опять превратилась в снежок, и в последние 50 миллионов лет время от времени возвращается к подобному состоянию. Лед сыграл значительную роль в истории развития жизни. Хотя его истинное значение мы оценили лишь недавно.
Люди начали понимать это, когда нашли доказательства последнего оледенения. Полтора миллиона лет назад, то есть примерно тогда, когда мы становились доминирующим видом на Земле, на планете было очень холодно. Прежде этот период называли Ледниковым. Сейчас так не делают, поскольку выяснилось, что таких ледниковых периодов было много: мы говорим о тех временах как о циклах оледенения – межледниковья. Какая тут связь? Мог бы холодный климат побудить голых замерзших обезьян развиться настолько, чтобы начать убивать других животных и натягивать на себя их шкуры, а потом еще и научиться использовать огонь?
Когда-то это была одна из самых популярных теорий. На первый взгляд она логична. Но потом выясняется, что в ней слишком уж много дыр и неувязок. Не говоря уже о том, что более ранний и куда более суровый ледниковый период чуть вообще не положил конец всей этой глупости под названием «жизнь». Однако, по иронии судьбы, весьма вероятно, что именно ему мы обязаны существующим разнообразием жизни.
Благодаря новаторским идеям Жана-Луи Агассиса викторианские ученые знали, что когда-то на Земле было куда холоднее, чем сейчас. Чтобы увидеть тому доказательства, достаточно было рассмотреть очертания долин. И сегодня во многих областях планеты можно увидеть ледники: широкие ледяные «реки», очень медленно текущие под давлением нарастающего льда, образующегося высоко в горах. Ледники тащат за собой огромные массы горной породы, перемалывая или шлифуя все, что встает у них на пути, и формируя долины, похожие в разрезе на сглаженную букву U. Повсюду в Европе, как и во многих других частях света, можно обнаружить долины такой формы, хотя на сотни и тысячи миль в окрестности вы не обнаружите ни кусочка льда. Геологам Викторианской эпохи оставалось только сложить два и два. И хотя получившаяся картина вызывала некоторое беспокойство, в целом она выглядела правдоподобно.
Около 1,6 миллиона лет назад, на заре плейстоцена, на Земле внезапно похолодало. Благодаря быстрому накоплению снега ледяные шапки на полюсах начали разрастаться, и расползавшиеся ледники прорыли эти Uобразные долины. Затем лед опять отступил. Считается, что такое происходило четыре раза подряд: лед отползал и вновь наступал, погребая под собой большую часть современной Европы, при этом слой льда достигал нескольких миль.
Однако викторианские геологи полагали, что волноваться нам не о чем. Судя по всему, мы живем в самой середке периода потепления, и нам не грозит быть похороненными под толстенной коркой льда по крайней мере еще некоторое время…
Сейчас картина выглядит не столь радужно. Многие думают, что человечество должно опасаться не всемирного потепления, а начинающегося ледникового периода. Как ни парадоксально и ни глупо это выглядит, но, возможно, загрязнение планеты поможет отдалить мировой катаклизм!
Как часто бывает, получить новые знания нам помогли новые методы наблюдения, подкрепленные новыми теориями, объсняющими, что именно ученые у себя там наизмеряли и насколько мы можем быть уверены в их результатах. Эти новые методы весьма разнообразны: от всяких хитрых способов определения возраста горных пород до изучения пропорций различных изотопов в кернах, извлеченных из древнего льда, и бурения океанского дна для изучения осадочных слоев. Последние образовались следующим образом: в теплых морях водится множество живых существ, останки которых образуют донные отложения. Именно поэтому мы можем проследить связь между осадочными породами и климатом.
Все эти методы дополняют друг друга, рисуя притом практически одинаковую картину. Периодически на Земле холодает: температура на полюсах снижается на 10°–15 °C, а в остальном мире – на 5 °C. Затем внезапно становится примерно на 5 °C теплее нормы. В промежутке между большими флуктуациями наблюдаются более мелкие, так называемые малые ледниковые периоды. Как правило, разрыв между двумя существенными ледниковыми периодами составляет около 75 тысяч лет, но иногда бывает меньше. Короче говоря, ничего похожего на успокаивающие 400 тысяч лет, рассчитанные в Викторианскую эпоху. Наибольшее опасение вызывает то, что периоды потепления вроде того, что переживаем мы с вами, редко длятся более 20 тысяч лет.
Последнее крупное оледенение закончилось 18 тысяч лет назад.
В общем, ребята, укутываемся потеплее.
Как же возникают ледниковые периоды? Оказывается, Земля не такая лапочка, как нам хотелось бы думать. И орбита, по которой она вращается вокруг Солнца, не столь стабильна и регулярна, как нам представляется. Принятая в настоящее время теория была предложена в 1920 году сербом Милутином Миланковичем. Если говорить в общих словах, то Земля вращается вокруг Солнца по эллиптической орбите, почти круговой, однако три характеристики этого движения подвержены изменениям. Вопервых, это угол наклона земной оси, который теперь составляет 23°, но меняется с периодом в 41 тысячу лет. Вовторых, смещение точки, в которой Земля ближе всего находится от Солнца, которая меняется с периодичностью 20 тысяч лет. Втретьих, это эксцентриситет орбиты Земли, показывающий ее «сжатость», период изменения которого составляет около 100 тысяч лет. Совместив все три переменных, можно рассчитать изменения количества тепла, получаемого Землей от Солнца. Эти расчеты согласуются с известными колебаниями температуры Земли, и выглядит вполне вероятным, что прогревание Земли, завершающее ледниковые периоды, объясняется увеличением количества тепла, полученного от Солнца, связанными с этим тремя астрономическими циклами.
Надеемся, вы не слишком удивлены тем, что когда Земля получает больше тепла от Солнца, она нагревается, а когда меньше – остывает. Но не все тепло, которое достигает верхних слоев атмосферы, попадает на Землю. Часть его отражается от облаков, и даже то, которое достигает поверхности Земли, может отразиться от океанской глади или от льдов и снегов. Считается, что в ледниковые периоды именно это отражение заставляет Землю терять больше тепла, чем в другие времена, и ледниковые периоды автоматически усиливают сами себя. Они заканчиваются только тогда, когда, несмотря на все потери, поступление солнечного тепла настолько велико, что льды начинают таять. А может быть, лед просто становится слишком грязным, или еще что-нибудь… Куда менее очевидным является то, что ледниковые периоды начинаются вследствие уменьшения количества поступающего тепла, поскольку начало ледниковой эры всегда медленнее, чем ее завершение.
Все это заставляет нас предполагать, что глобальное потепление отчасти обусловлено газами, выделяемыми живыми существами. Когда газы вроде метана или углекислого газа накапливаются в атмосфере, они вызывают всем известный теперь парниковый эффект, при котором в ловушку попадается намного больше солнечного тепла, чем обычно. Сейчас большинство ученых убеждено, что количество парниковых газов растет быстрее, чем должно было, по причине деятельности человека: земледелия с его выжиганием лесов под новые поля, множества автомобилей, сжигания угля и нефти для получения электричества, наконец, животноводства. (Между прочим, коровы производят огромное количество метана. Каждый может убедиться, что с одного конца в корову поступает трава, а с другого – выходит метан.) Не стоит забывать и об углекислом газе, выдыхаемом людьми: один человек может надышать как половина автомобиля, если не больше.
Может быть, в прошлом существовали развитые цивилизации, о которых мы ничего не знаем и чьи следы бесследно исчезли, кроме влияния на температуру Земли. А может быть, по планете бродили огромные стада крупного рогатого скота, бизонов, слонов и деловито выделяли метан. Но большинство ученых считает, что климатические колебания происходят в основном под влиянием пяти факторов: количества тепла, излучаемого Солнцем; орбиты Земли; состава атмосферы; количества пыли, выделяемой вулканами; и уровня суши и воды, зависящего от движения земной коры. Пока мы не можем сложить по-настоящему целостную картину, в которой измерения полностью соответствовали бы теории, как нам хотелось бы, однако ясно одно: климат Земли имеет не единственное, а несколько стабильных состояний. Некоторое время он находится в одном положении, затем быстро переключается на другое, и так далее.
Первоначальная идея заключалась в том, что одно состояние – это теплый климат вроде того, который наблюдается теперь, а другое – холодные ледниковые периоды. В 1998 году Дидье Пайар предложил модель трех состояний: межледниковье (теплый климат), умеренное ледниковье (прохладный климат) и ледниковье (очень холодный климат). Уменьшение количества тепла, получаемого от Солнца, проходит некий критический порог, связанный с соотношением астрономических циклов, что создает регулярные переходы из теплого состояния в прохладное. При накоплении достаточного количества льда он начинает отражать все больше солнечного тепла, и прохладное состояние переключается в очень холодное. Однако, когда интенсивность солнечного тепла достигает определенного критического уровня, опять же благодаря трем астрономическим циклам, климат снова переключается на теплый. Эта модель хорошо согласуется с наблюдениями за количеством кислорода18 (радиоактивный изотоп кислорода) в геологических отложениях.
И, наконец, немного драмы. Около 800 миллионов лет назад оледенение было настолько сильным, что чуть не стерло с поверхности Земли все живое. Эта «большая зморозка» продолжалась в период от 20 до 10 миллионов лет назад. Льды тогда достигли экватора, даже море, возможно, замерзло на глубину около полумили (1 км), если не больше. Согласно теории «Земля-снежок», предложенной Полом Хоффманом и Дэниэлом Шрагом в 1998 году, лед должен был покрыть Землю целиком. Тем не менее, если бы он действительно захватил всю планету, это нанесло бы куда больший вред, чем можно заключить из найденных окаменелостей.
Проблема не только в этом. Основным доказательством теории глобального оледенения служит слой осадочных пород, который сформировался после таяния льдов. В этом слое соотношение между обычным углеродом12 и его изотопом, углеродом13, не в пользу последнего. Фотосинтез, осуществляемый морской флорой, превращает углерод12 в углерод13, поэтому избыток углерода13 и наблюдается в морской воде и донных осадках, из которых формируются осадочные породы. Таким образом, уменьшение количества углерода13 по отношению к углероду12 является признаком низкой биологической активности.
Задача ученых состоит в поиске путей опровержения того, что кажется им слишком очевидным. В 2001 году Мартин Кеннеди и Николас Кристи-Блик измерили указанное соотношение для осадочных пород, сформировавшихся во время «большой заморозки». Если мир был покрыт милями льда, соотношение должно было быть низким. Однако в действительности оно оказалось высоким (в Африке, Австралии и Северной Америке). Это доказывало, что глобальная экосистема была довольно развитой.
Компьютерные модели климата показывают, что океаны тоже стойко сопротивлялись замерзанию.
Как и многие заманчивые научные теории, «Земля-снежок» во многом оказалась спорной, и для того, чтобы выяснить, кто прав, потребуются дальнейшие исследования. Может быть, Земля не совсем была похожа на твердый снежок. Или, может быть, как уточняет Шраг, существовали пространства открытой воды, достаточно обширные для того, чтобы изменить углеродную химию океана, поглощавшего атмосферный углекислый газ. А может быть, наклон земной оси изменялся несколько больше, чем готовы признать астрономы, и лед начал таять на полюсах, а на экваторе, напротив, накапливаться. Или континентальный дрейф происходил тогда быстрее, чем теперь представляется, и мы попросту неверно определили границы распространения льда. Как бы там ни было, а тот мир был зверски холодным.
Несмотря на то, что великая стужа почти справилась с делом уничтожения жизни с поверхности Земли, она же невольно стала причиной нынешнего биоразнообразия. Дело в том, что большой скачок от одноклеточных к многоклеточным организмам также произошел около 800 миллионов лет назад. Вполне вероятно, что холод смел с лица Земли большинство одноклеточных и открыл новые возможности для многоклеточных, что 540 миллионов лет назад и привело в итоге к кембрийскому взрыву. За массовыми вымираниями, как правило, следует расцвет разнообразия, эволюционная игра, во время которой жизнь из «профессионального» разряда вновь возвращается в статус «любителя». Конечно, требуется некоторое время для того, чтобы убрать с поля наименее способных игроков, но пока они не удалены, можно наблюдать самые диковинные способы выживания. Последующий ледниковый период только способствовал этому процессу.
Впрочем, возможно, все было наоборот. Приобретение триплобластами анального отверстия должно было сильно изменить экологию морей. Их фекалии оседали на морском дне, где бактерии с удовольствием занялись их переработкой. Другие создания могли стать фильтраторами, живя за счет бактерий и, возможно, отправляя своих личинок наверх, в гущу планктона, чтобы те могли распространяться, как это делают современные животные-фильтраторы. Многие новые пути выживания зависели от этой древней компостной системы. И вполне вероятно, что успешное возвращение азота и фосфора в морские циклы привело к бурному размножению водорослей, что, в свою очередь, вызвало снижение содержания углекислого газа в атмосфере, уменьшило парниковый эффект и послужило причиной новой великой стужи.
К счастью для нас, последняя не продлилась слишком долго и была не настолько суровой, чтобы уничтожить все живое. (Без сомнения, бактерии, обитавшие вблизи подводных вулканических кратеров или в недрах земной коры выжили бы в любом случае, однако эволюционное развитие было бы отброшено далеко назад.) Поэтому когда на Земле вновь потеплело, жизнь бурно расцвела в дивном, новом, свободном от конкуренции мире. Как ни парадоксально, мы с вами находимся здесь и сейчас именно потому, что когда-то наши предки оказались на грани исчезновения. История эволюции полна прекрасных «плохих новостей», когда жизнь радостно мчалась вперед, перепрыгивая через тела павших…
Ощущение Ринсвинда, что Круглый мир якобы затеял катаклизм специально ради его персоны, простительно. Живым созданиям вечно достается от всяческих природных катастроф. Вот, кстати, еще парочка. При пермскотриасовом вымирании, приключившемся 250 миллионов лет назад, за несколько сотен тысяч лет исчезло 96 % видов[56]. Уильям Хобстер и Мордехай Магаритц полагают, что это случилось потому, что они задохнулись. Изотопы углерода показывают, что накануне массового исчезновения живых существ окислилось большое количество угля и сланца. Вероятно, это произошло из-за падения уровня моря и соответствующего увеличения площади суши. В результате уровень углекислого газа вырос, а кислорода – уменьшился, составив половину от его нынешнего содержания в атмосфере. Особенно тогда не поздоровилось сухопутным видам.
Еще одно глобальное вымирание, хотя и менее катастрофическое, произошло 55 миллионов лет назад на границе палеоцена и эоцена. В кернах, взятых изо льдов Антарктики, Джеймс Кеннет и Лоуэлл Стотт обнаружили то, что может явиться доказательством внезапной гибели множества видов морских существ. Похоже на то, что триллионы тонн метана внезапно попали из океана в атмосферу, подняв температуру окружающей среды «выши крыши», поскольку метан – это мощый парниковый газ. По предположению Дженни Диккенс, таким источником метана стали залежи гидратов метана в вечной мерзлоте и на морском дне. Гидраты метана представляют собой клатрат, то есть «клетку» из молекул воды, в которой «заперта» молекула метана: они возникают, когда бактерии в иле выделяют газ и он оказывается там «запертым».
По случайному совпадению, одним из главных итогов палеоценэоценового вымирания стало биологическое разнообразие, приведшее к появлению высших приматов и нас с вами. Короче говоря, является что-то катастрофой или нет, зависит исключительно от точки зрения. Как совершенно справедливо заметил Думминг Тупс, у камней не может быть собственного мнения, тогда как у нас оно вроде бы есть.
Глава 29
Поплаваем?
– А ПО-МОЕМУ, ЭТО БОЛЬШЕ ПОХОЖЕ НА СТРАШДЕСТВЕНСКИЕ ДЕКОРАЦИИ, – заявил Главный Философ, когда волшебники приступили к предобеденному аперитиву, любуясь заодно на сверкающий белый мир в омнископ. – Миленько, правда?
– Вот и пришел конец нашим кисельным капелькам, – произнес Думминг Тупс.
– Хлоп! – весело воскликнул Декан. – Еще хереса, Аркканцлер?
– Возможно, это произошло из-за нестабильности солнца, – продолжал размышлять вслух Думминг.
– Произведенного низкоквалифицированной рабочей силой, кстати говоря, – заметил Аркканцлер Чудакулли. – Рано или поздно это должно было случиться. А теперь там ничего не будет, кроме смертельного холода, долгого чаепития богов и вечной мерзлоты.
– Ага, прямо Чихльхейм, – сказал Декан, на голову опередивший остальных по потреблению хереса.
– Согласно наблюдениям ГЕКСа, воздух планеты изменился, – сказал Думминг.
– Надеюсь, стал чуточку более академичным? – спросил Главный Философ.
– О! У меня свежая идея! – просиял Декан. – А нельзя приказать ГЕКСу транслировать чаровый поток в хтоническую матрицу оптимизированного бинаправленного октагоната?
– Что же, мы только что выслушали мнение четырех бокалов хереса, – глубокомысленно сообщил Аркканцлер, прерывая грозившее затянуться молчание. – Тем не менее, если мне позволено будет всказать свои преференции, то в следующий раз хотелось бы услышать что-нибудь менее похожее на тарабарщину. Так что ж, Тупс, вот и конец миру?
– Если это так, – сказал Главный Философ, – следует ли нам ожидать нашествия героев?
– Что ты такое несешь, приятель? – удивился Чудакулли.
– Ну, по мнению Декана, мы тут вроде как боги, правильно? А большинство мифов свидетельствуют, что, умирая, герои отправляются прямиком на пир в обитель богов, – пояснил Главный Философ. – Просто хотелось бы узнать, надо ли предупредить кухарок, вот и все.
– Они же были всего-навсего каплями киселя, – сказал Чудакулли. – Что такого героического может совершить кисель?
– Ну, не знаю… Украсть что-нибудь у богов, например. Самый что ни на есть классический способ стать героем, – задумчиво протянул Главный Философ.
– Хочешь сказать, что нам пора проверить свои карманы? – прищурился Аркканцлер.
– А я, между прочим, давненько не видал своего любимого перочинного ножика, – ответил Главный Философ. – В общем, мое дело – предложить.
Чудакулли бодро хлопнул по спине приунывшего Думминга.
– Выше нос, паренек! – вскричал он. – Это была отличная попытка! Конечно, на выходе получились лишь пузыри с интеллектом горохового супа, но ты не должен позволять отчаянию от сокрушительного провала овладеть тобой.
– Точно. Бери пример с нас, – поддержал Аркканцлера Декан.
На следующий день, после завтрака, Думминг отправился в здание факультета Высокоэнергетической Магии. Вокруг царило запустение. Везде стояли грязные чашки и тарелки. На полу валялись обрывки бумаги. Забытые сигареты прожгли темные пятна на столешницах. Слегка объеденная сырно-сардинно-черносмородиновая пицца, остававшаяся нетронутой уже несколько дней, медленно ползла в укрытие.
Вздохнув, Думминг взял метлу и пошел к лотку с ночными отчетами ГЕКСа.
Лоток оказался несколько более полным, чем можно было ожидать.
– Да здесь не только кисель, тут целая куча всего! А некоторые даже шевелятся…
– Вон там, это животное или растение?
– Уверен, что растение.
– А тебе не кажется, что для растения оно… ммм… слишком шустрое?
– Откуда мне знать? Я никогда не интересовался, как быстро могут бегать растения.
Академики Незримого университета вновь потихоньку подтягивались в здание факультета, по мере того как распространялась новость. Теперь, когда невозможное уже случилось, пожилые волшебники толпилась у вездескопа, объясняя друг другу, что именно чего-то такого они всегда и ожидали.
– Это все трещины в морском дне, – авторитетно заявил Декан. – Ну, и вулканы, само собой. Там просто со временем поднакопился избыток тепла.
– Однако это не объясняет такого разнообразия форм, – возразил Главный Философ. – Смотрите, морское дно выглядит так, словно кто-то перевернул огромный валун.
– Видимо, подо льдом у киселя было достаточно времени, чтобы хорошенько поразмышлять над своим будущим, – ответил Декан. – Короче, думай о случившемся как об очень долгом зимнем вечере.
– Лично я голосую за уборную, – сказал Профессор Современного Руносложения.
– Мы все, в общем-то, не против, – произнес Чудакулли. – Но к чему такая срочность?
– Я имел в виду, те капли… Понимаете… Если вы заперты где-нибудь миллионы и миллионы лет, в итоге получится много, эээ, компоста… – смущенно продолжил Профессор Современного Руносложения.