Майкл Бихи: Черный ящик Дарвина: Биохимический вызов теории эволюции

Знак информационной продукции (Федеральный закон № 436-ФЗ от 29.12.2010 г.)

Научный редактор: Анастасия Широкова

Литературный редактор: Камилл Ахметов

Руководитель проекта: Екатерина Булгакова

Арт-директор: Татевик Саркисян

Корректоры: Евгений Бударин, Наташа Казакова

Верстка: Олег Щуклин

Все права защищены. Данная электронная книга предназначена исключительно для частного использования в личных (некоммерческих) целях. Электронная книга, ее части, фрагменты и элементы, включая текст, изображения и иное, не подлежат копированию и любому другому использованию без разрешения правообладателя. В частности, запрещено такое использование, в результате которого электронная книга, ее часть, фрагмент или элемент станут доступными ограниченному или неопределенному кругу лиц, в том числе посредством сети интернет, независимо от того, будет предоставляться доступ за плату или безвозмездно.

Копирование, воспроизведение и иное использование электронной книги, ее частей, фрагментов и элементов, выходящее за пределы частного использования в личных (некоммерческих) целях, без согласия правообладателя является незаконным и влечет уголовную, административную и гражданскую ответственность.

© Michael J. Behe, 1996, 2006

© Издание на русском языке, перевод, оформление. Zerde Publishing, 2025

* * *

Посвящается Селесте

Предисловие

МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ФЕНОМЕН

Мы уже привычно, почти буднично говорим о том, как далеко продвинулась наука в понимании природы. Мы так хорошо поняли законы физики, что забросили свои космические зонды за миллиарды километров от Земли – и там они исправно фотографируют для нас новые миры. Компьютеры, телефоны, электричество – мы видим бесконечное множество примеров господства науки и техники над силами природы. Вакцины и высокопродуктивное растениеводство берут верх над древними врагами человечества – болезнями и голодом, – хотя и не по всему миру. Почти еженедельные сообщения об открытиях в области молекулярной биологии вселяют надежду на излечение генетических – и не только – заболеваний.

Но понять процессы – не то же, что понять их изначальные причины. Мы можем предсказывать движение планет Солнечной системы с невероятной точностью, однако вопрос о происхождении Солнечной системы, а именно – как образовались Солнце, планеты и их спутники, до сих пор вызывает споры^[1]. Одно дело – знать, как работает то или иное явление, и совсем другое – понимать, откуда оно взялось.

Видя, как наука постигает природу, люди решили, что она может – и даже должна – объяснить происхождение природы и жизни. И подавляющее большинство образованных людей более ста лет принимало предположение Дарвина о том, что жизнь можно объяснить естественным отбором в условиях изменчивости и разнообразия, хотя еще несколько десятков лет назад основные механизмы жизни оставались абсолютной загадкой.

Современная наука выяснила, что жизнь, в конечном счете, – молекулярный феномен: все организмы состоят из молекул, которые являются мельчайшими деталями биологических систем. Конечно, существуют более сложные биологические свойства (например, циркуляция крови), которые работают на более высоких уровнях, но все мельчайшие детали жизни – территория биомолекул, поэтому миссия биохимической науки, которая изучает эти молекулы, – исследование самой основы жизни.

С середины 1950-х гг. биохимия кропотливо разъясняла устройство жизни на молекулярном уровне. Дарвин не знал, чем вызвано внутривидовое разнообразие (одно из условий его теории), а биохимия обнаружила, что дело в молекулах. Наука XIX в. даже не догадывалась о механизмах зрения, иммунитета или движения, но современная биохимия определила молекулы, которые обеспечивают эти функции – и множество других.

Когда-то существовали ожидания, что основа жизни окажется чрезвычайно простой. Но они совершенно не оправдались: оказалось, что зрение, движение и другие биологические функции устроены ничуть не проще, чем телекамеры или автомобили. Наука добилась огромного прогресса в понимании того, как работает химия жизни, но на молекулярном уровне биологические системы оказались настолько сложными, что попытки науки объяснить их происхождение оказались тщетны. Практически не идет речи о том, чтобы попытаться объяснить происхождение специфических, сложных биомолекулярных систем. Многие ученые смело заявляют, что объяснения уже найдены – или будут найдены рано или поздно, но подобные заявления не находят подтверждения в профессиональной научной литературе. Более того, структура самих биомолекулярных систем дает веские основания полагать, что дарвиновская концепция изменчивости жизни так никогда и не будет доказана.

Эволюция – гибкий термин^[2]. Для одних это просто изменения с течением времени, для других – происхождение всех форм жизни от общего предка, но механизм изменений остается неясным. Однако в полном биологическом смысле эволюция означает процесс, в ходе которого жизнь возникла из неживой материи и прошла весь путь развития естественным путем. Именно такой смысл вкладывал в это слово Дарвин и именно такое значение оно имеет в научном сообществе. Именно в этом смысле я использую слово «эволюция» в этой книге.

АПОЛОГИЯ ДЕТАЛЕЙ

Несколько лет назад Санта-Клаус подарил на Рождество моему старшему сыну пластмассовый трехколесный велосипед. К сожалению, Санта очень торопился, и у него не было времени достать подарок из коробки и собрать его. Задача легла на плечи папы. Я достал детали из коробки, развернул руководство по сборке и вздохнул. Там было шесть страниц подробных инструкций: расположите в ряд восемь разных типов шурупов, вставьте два 32-миллиметровых шурупа сквозь ручку в вал, вставьте вал в квадратное отверстие в корпусе велосипеда и т. д. Мне не особенно хотелось открывать руководство, его ведь не пролистаешь, как газету, – все дело в деталях. Но я засучил рукава, открыл банку пива и принялся за работу. Через несколько часов трехколесный велосипед был собран. Я все делал в строгом соответствии с руководством, которое мне пришлось перечитать не один раз.

Похоже, нас, нелюбителей инструкций, очень много. Во многих семьях есть кассетные видеомагнитофоны, но большинство не умеет их программировать. Все эти технологические чудеса поставляются с полной инструкцией по эксплуатации, но всем неохота их изучать, так что задачу перепоручают ближайшему десятилетнему ребенку.

С биохимией примерно то же самое – в том смысле, что все дело в деталях. Если студент-биохимик ограничится беглым просмотром учебника, то можно не сомневаться, что экзамен он проведет, уставившись в потолок, периодически вытирая испарину со лба. Беглое чтение учебника не подготовит студента к вопросам типа: «Опишите подробно механизм гидролиза пептидной связи трипсином, в особенности – роль энергии связи переходного состояния». Конечно, существуют общие принципы биохимии, но простому смертному они помогут разве что понять картину химии жизни в целом. Диплом инженера не заменит инструкцию к трехколесному велосипеду и не поможет запрограммировать видеомагнитофон.

Увы, многие люди слишком хорошо понимают капризы биохимии. Те, кто страдает от серповидноклеточной анемии, мучаясь сильной болью всю свою не слишком долгую жизнь, знают, насколько важна крохотная деталь, которая изменила один из 146 аминокислотных остатков в одном из десятков тысяч белков в их организме. Родители детей, умерших от болезни Тея – Сакса или муковисцидоза, или страдающих диабетом или гемофилией, знают о биохимических мелочах куда больше, чем им того хотелось бы.

Моя проблема, как писателя, который хочет, чтобы его работы читали, в том, что никому не нравится погружаться в детали, но история о влиянии биохимии на эволюционную теорию строится исключительно на деталях. Я просто вынужден написать книгу из тех, которые обычно не любят читать. Сложность не поймешь, не ощутив ее на себе. Поэтому, дорогие читатели, я прошу вас набраться терпения: в этой книге будет много деталей.

Часть 1
Черный ящик открыт

Глава 1
Лилипутская биология

ПРЕДЕЛЫ ИДЕИ

Эта книга посвящена тому, как открытия в области биохимии обозначили пределы дарвиновской идеи эволюции. Биохимия – это изучение самой основы жизни: молекул, из которых состоят клетки и ткани и которые активизируют химические реакции пищеварения, фотосинтеза, иммунитета и многого другого^[3]. Поразительный прогресс, достигнутый биохимией с середины 1950-х гг., стал великолепной иллюстрацией того, какой силой обладает наука в понимании мира. Он принес огромную практическую пользу медицине и сельскому хозяйству.

Однако за наши знания, вероятно, придется заплатить определенную цену. Когда раскапывают фундамент, конструкции, которые покоятся на нем, могут пошатнуться или вовсе обрушиться. Когда мы познали основы таких наук, как физика, нам пришлось отбросить, кардинально пересмотреть или ограничить наши старые взгляды на мир. Не грозит ли такая же участь теории эволюции путем естественного отбора?

Как и многие великие идеи, концепция Дарвина великолепно проста. Дарвин заметил различия видов: они отличаются друг от друга размерами, быстротой движения, цветом и т. д. Он сделал вывод, что, поскольку ограниченных запасов пищи не хватает на всех, те живые существа, чьи случайные отличия дают им преимущество в борьбе за жизнь, как правило, выживают и размножаются, обгоняя менее приспособленных. Если такие отличия передаются по наследству, то характеристики вида будут со временем меняться – и чем больше времени, тем больше изменения.

Более ста лет большинство ученых считало, что практически все живые существа – или, как минимум, все наиболее интересные проявления жизни – возникли в результате естественного отбора случайных вариаций. Идеи Дарвина объясняли природу окраса мотыльков и рабства у насекомых, почему у зяблика такой клюв, а у лошади копыта – и как все живое распределялось по земному шару в разные эпохи. Некоторые ученые с помощью этой теории даже пытались объяснить человеческое поведение: почему отчаявшиеся люди совершают самоубийство, почему подростки рожают вне брака, почему одни группы людей показывают лучшие результаты в тестах на интеллект, чем другие, и почему религиозные миссионеры отказываются от брака и детей. Все – части тела, чувства и мысли – оценивалось с точки зрения теории эволюции.

Спустя почти полтора века после того, как Дарвин предложил свою теорию, эволюционная биология значительно продвинулась в объяснении наблюдаемых нами закономерностей развития жизни. Многим триумф этой теории казался полным. Но настоящая работа жизни происходит не на уровне отдельного животного или органа – самые важные части живых существ слишком малы, чтобы их можно было увидеть. Жизнь проживается в деталях, и за жизненные детали отвечают молекулы. Идея Дарвина объясняет происхождение лошадиных копыт, но может ли она объяснить, откуда взялась жизнь?