Восхождение на гору Невероятности - Ричард Докинз

Анализируя глаза животных, я во многих случаях буду указывать, на каком склоне горы Невероятности следует искать тот или иной тип глаз. Но не забывайте о том, что речь идет о современных животных, а не об их далеких предках. Разумно предположить, что по ним можно судить о строении глаз древних животных. По крайней мере, это свидетельствует о том, что те глаза, которые мы оставляем на полпути к вершине горы Невероятности, могли выполнять свои функции. Это важно, так как, повторяю, ни одно животное ни в одной ветви эволюции не имело статуса промежуточного звена. То, что мы принимаем за краткий привал во время восхождения к вершине более развитого глаза, для самого животного могло быть жизненно важным органом, и скорее всего, при его образе жизни лучшего и не требовалось. Например, совсем крохотному существу ни к чему глаза, способные формировать изображение высокой четкости. Глаза высшего качества должны быть не меньше определенного размера, чем больше – тем лучше, и не относительно размеров самого животного, а в абсолютном выражении. Крошечному существу, наверное, слишком дорого далось бы развитие таких глаз, да и не под силу было бы носить массивный, объемистый орган зрения. Если бы улитке достались такие же зоркие глаза, как у человека, вид у нее был бы весьма несуразный (рис. 5.1). Может статься, улитки с глазами хоть капельку крупнее средних будут видеть лучше своих конкуренток. Но они и поплатятся за это – придется таскать на себе более тяжелую ношу, и, следовательно, их шансы на выживание станут меньше. Диаметр самого большого глаза, известного науке, равен аж 37 см. Тот могучий великан, которому принадлежит этот рекорд, – гигантский кальмар с десятиметровыми щупальцами.

Давайте спустимся вниз по склону Зрения, не забывая об ограничениях, принятых в концепции горы Невероятности. Мы обнаружим там глаза до того примитивные, что они даже не заслуживают права так называться. Собственно, поверхность всего тела слабо реагирует на свет. Например, некоторые одноклеточные, медузы, морские звезды, пиявки и разные виды червей не способны формировать изображение или хотя бы распознавать, откуда идет свет. Они лишь чувствуют, и то смутно, что где‐то поблизости есть источник света – яркого света. Вы не поверите, но есть неопровержимые доказательства наличия чувствительных к свету клеток на гениталиях бабочек, как самцов, так и самок. Это не глаза, которые формируют изображение, но разницу между светом и темнотой они ощущают – и могут послужить той самой отправной точкой, которую мы имеем в виду, когда говорим о начале эволюции глаза в древности. Никто не знает, как бабочки оперируют этим органом, даже Уильям Эберхард, из чьей очень занимательной книги под названием “Половой отбор и половые аппараты животных” (Sexual Selection and Animal Genitalia) я почерпнул эти сведения.

Рис. 5.1. Фантастическая улитка видела бы так же хорошо, как человек, если бы у нее были такие огромные глаза.

Если допустить, что в долине у подножия горы Невероятности обитают предшественники животных, абсолютно не восприимчивые к свету, то светочувствительные, но не способные определить источник света кожные покровы морских звезд и пиявок, равно как и половой аппарат бабочек, уже ведут нас чуть выше по склону, к началу горной тропы. Найти тропу легко. И впрямь, долина Абсолютной невосприимчивости к свету, возможно, никогда и не была такой уж необъятной. Может быть, все живые клетки в той или иной степени могут реагировать на свет – и тогда светочувствительные половые органы бабочек уже не должны вызывать недоумение. Луч света – это прямолинейный поток фотонов. В результате соударения с молекулой окрашенного вещества фотон может прекратить свой полет, а молекула пигмента может перейти в другое состояние, хотя останется той же молекулой. При этом выделяется энергия. Зеленые растения и бактерии используют эту энергию в серии реакций – фотосинтезе – для производства молекул, которыми они питаются. У животных эта энергия может спровоцировать реакцию в нервной клетке, и это можно считать первой стадией процесса, который мы и называем “зрение”, даже если у животного нет глаз в нашем понимании. На начальном уровне сгодится любой из широчайшей палитры пигментов (окрашенных веществ). Существует огромное множество таких пигментов, которые используются далеко не только для поглощения света. Вероятно, постепенное усовершенствование молекул пигментов позволило сделать первые робкие шаги вверх на гору Невероятности. Это пологий склон непрерывных усовершенствований, по нему легко подниматься маленькими шажками.

Низинный пандус ускорил путь к эволюции живого аналога фоторецептора – клетки, специализирующейся на улавливании фотонов пигментом и преобразующей выделяющуюся энергию в нервные импульсы. Клетки сетчатки (у нас это палочки и колбочки), которые специализированы для улавливания фотонов, я буду впредь называть фоторецепторами. Все они используют один мудрый прием – увеличение числа слоев пигмента, способного улавливать фотоны. Это существенно, ибо очень вероятно, что через один слой фотон пролетит, не претерпев ни малейших изменений. Чем больше пигментных слоев, тем больше шансов изловить хотя бы один фотон. Какая разница, сколько фотонов будет поймано, а сколько проскочит насквозь? Разве нет у нас достаточного их запаса? Нет, и это ключевой момент для понимания того, как устроены глаза. В своего рода “экономике” фотонов действуют те же монетарные отношения, основанные на стремлении хапнуть побольше и отдать поменьше, с такими же неизбежными потерями и компромиссами, как в нашем обществе.

Даже не вдаваясь в нюансы экономических выгод и потерь, мы точно знаем, что иногда фотонов попросту не хватает. Однажды звездной, холодной ночью 1986 года я разбудил свою двухлетнюю дочь Джульет, укутал ее в одеяло, вынес в сад и повернул сонным личиком туда, где, как сообщалось, должна была пролетать комета Галлея. Она не понимала моей речи, но я упорно шептал ей на ушко про комету и про то, что мне уже точно не доведется увидеть ее во второй раз, а вот самой Джульет еще выпадет шанс, когда ей будет семьдесят восемь лет. Я разбудил ее, объяснял я дочке, чтобы в 2062 году она могла сказать внукам, что видала эту комету раньше, а может, и вспомнила бы своего папу с его восторженной блажью, который потащил ее в ночной сад любоваться кометой Галлея. Кажется, я так и сказал – восторженная блажь, – потому что маленьким детям нравятся непонятные слова, если их четко произнести.

Наверное, тогда, в 1986 году, какие‐то фотоны достигли сетчатки Джульет, но, честно говоря, мне и себя‐то нелегко было убедить, что я видел комету. Иногда мне мерещилось какое‐то едва различимое сероватое облачко примерно там, где она должна была пролетать. Потом оно исчезало. Беда в том, что на сетчатки наших глаз попадало близкое к нулю количество фотонов.

Фотоны долетают до нас спорадически, как капли дождя. Если дождь льет вовсю, мы точно это видим и уповаем на то, что никто не прихватил с собой наш зонтик. Но когда он только-только начинается, как определить момент его начала? Мы чувствуем одну каплю и задумчиво глядим на небо – будет вторая и третья или нет. При столь незначительных осадках один человек скажет, что пошел дождь, а другой ему возразит. Капли падают редко, так что один человек ощутит касание за минуту до того, как другая капля упадет на его соседа. Чтобы не сомневаться в том, светло вокруг нас или темно, частота попадания фотонов на сетчатку должна быть достаточно высокой. Надо полагать, фотоны кометы Галлея, когда мы с Джульет устремили взоры предположительно в ее сторону, достигали отдельных фоторецепторов наших сетчаток с низкой до обидного частотой – может, по одному за сорок минут! То есть от одного какого‐нибудь фоторецептора можно было получить сигнал, что свет есть, в то время как колоссальное множество соседних фоторецепторов никаких сигналов не передавали. У меня вообще возникло чувство, что я видел некий объект, похожий на комету, лишь благодаря моему мозгу, который подытожил вердикты, вынесенные сотнями фоторецепторов. Два фоторецептора ловят больше фотонов, чем один. Три больше, чем два – и так далее вверх по склону горы Невероятности. В столь совершенных глазах, как наши, плотно, как ворс ковра, упакованы миллионы фоторецепторов, и каждый настроен ловить как можно больше фотонов.