Была ли неизбежна человеческая эволюция, или мы обязаны своим существованием незавтракающему вселенному?

В фильме «Разъемные двери» (1998) женщина по имени Хелен, которую играет Гвинет Пэлтроу, спешит сесть на поезд в лондонском метро, но просто скучает по нему, беспомощно наблюдая с платформы, когда двери скользят. В фильме исследуются две альтернативные вселенные, сравнивая вселенную пропущенного поезда с параллельной реальностью, в которой она вовремя ловила поезд.

Это не был кинематографический шедевр — критики, агрегированные в Rotten Tomatoes, дают ему только 63% «свежих» — но он ярко сталкивается с вопросом, который многие из нас задавали в тот или иной момент: если бы события разворачивались немного по-другому, каким был бы мир? Этот вопрос, применимый к истории жизни на нашей планете, давно обманывал мыслителей всех мастей.

Было ли появление разумной жизни эволюционной соляной или неизбежной? Это была одна из центральных тем в книге Стивена Джея Гулда «Чудесная жизнь: сланцевый сланцевый горожанин и природа истории» (1989). Если бы мы переиграли, так сказать, ленту эволюции, возникнут ли снова homo sapiens — или что-то в этом роде, или возникновение человечества было обусловлено крайне невероятным набором обстоятельств?

На первый взгляд, все, что произошло за 3,8 миллиарда лет, на нашей планете, похоже, зависело от всего, что было раньше. А на место приехали Homo sapiens всего 200 000 лет назад. Мир прекрасно обходился без нас миллиарды лет. Гулд не упомянул в своей книге теорию хаоса, но он описал ее идеально: «Сначала маленькие причуды, происходящие без особой причины, высвобождают каскады последствий, которые делают определенное будущее неизбежным в ретроспективе», — написал он.

«Но малейший ранний подталкивание контактирует с другой ритмом, и история переходит в другой правдоподобный канал, постоянно расходясь от своего первоначального пути». Один из первых удачных прорывов в нашей истории произошел на заре биологической сложности, когда одноклеточная жизнь превратилась в многоклеточную.

Одноклеточные организмы появились относительно рано в истории Земли, примерно через миллиард лет после того, как сама планета сформировалась, но многоклеточная жизнь является гораздо более поздним событием, требующим еще 2,5 миллиарда лет.

Возможно, этот шаг был неизбежен, особенно если со временем биологическая сложность возрастает, но так ли это?

Нам говорят, что эволюция не имеет «направления», и биологи отказываются от упоминания о «прогрессе».

(Самое презренное изображение из всех — это вездесущая диаграмма обезьяны, которую можно найти в более старых учебниках, и в более новых, хотя бы потому, что авторы чувствуют необходимость осудить его.) И все же, когда мы смотрим на летопись окаменелостей, мы, по сути, видим постепенный рост сложности.

Но при ближайшем рассмотрении некоторые тайны этой прогрессии выявляют.

Как отметил Гулд, жизнь должна была начаться просто, а это значит, что «Вверх» был единственным направлением для нее.

И действительно, недавний эксперимент предполагает, что переход от одноклеточной жизни к многоклеточной, возможно, был меньшим препятствием, чем предполагалось ранее.

В лаборатории Миннесотского университета эволюционный микробиолог Уильям Рэтклифф и его коллеги наблюдали, как одноклеточные дрожжи (Saccharomyces cerevisiae) эволюционировали в скопления многих клеток менее чем за 60 дней.

Кластеры даже демонстрировали некоторые сложные поведения, в том числе разногласия труда, при этом некоторые клетки умирали, чтобы другие могли расти и размножаться.

Но даже если у эволюции есть направление, случайность все же может вмешаться.

Наиболее разрушительными являются массовые вымирания, которые пугают экосистемы Земли с тревожной регулярностью.

Самая катастрофическая из них, пермско-триасовое вымирание, произошла около 250 миллионов лет назад и уничтожила 96% морских видов вместе с 70% жителей суши.

Гулд осмотрел победителей и проигравших более древнего массового вымирания, кембрийско-ордовикского вымирания, которое произошло 488 миллионов лет назад, и нашел плаката для биологической удачи — похожего на угрю существа, известного как Pikaia gracilens, который может быть предшественником всех позвоночных.

Если бы он не выжил, мир вполне мог бы быть бесхребетным.

На каждом этапе есть победители и проигравшие.

Пермско-триасовое вымирание, каким бы разрушительным оно ни было, было хорошей новостью для динозавров, которые вскоре появляются и процветали около 165 миллионов лет.

Но затем динозавры перенесли свои собственные стропы и стрелы, в том числе мать всех снарядов, в виде астероида, врезавшегося в Мексиканский залив 66 миллионов лет назад.

Обломки, поднятые ударом, заблокировали солнечный свет и, возможно, спровоцировали катастрофическое глобальное охлаждение.

(Теория воздействия, хотя и благоприятная, имеет некоторую конкуренцию; некоторые исследователи считают виновником извержение вулканов.

И как раз этой весной была выдвинута новая теория с космологическими наклонностями: когда наша Солнечная система движется по галактике, предполагается, что Земля может столкнуться с необычно плотными в «темной материи», что, возможно, спровоцирует катастрофу.) Какой бы ни была причина, это была катастрофа для динозавров, но хорошие новости для маленьких пушистых существ, которые, в конце концов, стали нами.

Было бы преувеличением сказать, что Саймон Конвей Моррис сыграл Мориарти с Шерлоком Холмсом Гулда, но эти двое, безусловно, оказались на противоположных сторонах глубокого интеллектуального разделения.

Для Гулда, покойного Гарвардского палеонтолога, эволюция была глубоко условной, бесконечной чередой событий, биологическим эквивалентом только что пойманных и только что пропущенных поездов метро.

Напротив, Конвей Моррис, профессор палеобиологии в Кембриджском университете, сосредоточившись на конвергенции: эволюция, утверждал он, не случайна, а сильно стеснена; там, где существуют экологические ниши, эволюция находит способ заполнить их, часто подобными существами.

Куда бы не посмотрел Конвей Моррис, он увидел сходимость.

Он указывает, например, на появление тигроподобных животных как в Северной, так и в Южной Америке – животных, возникших по отдельным эволюционным путям (североамериканская версия была плацентарной, предки современных диких кошек; в Южной Америке они были сумчатыми).

А еще есть тенрекы Мадагаскара, которые удивительно похожи на еж, найденные в Европе, и все же развились отдельно.

Можно также взглянуть на воздух: эволюция нашла по крайней мере четыре различных способа жизни, чтобы занять крыло, сначала с насекомыми, а затем с птерозаврами, птицами и летучими мышами.

Возможно, наиболее изученным случаем сходимости является эволюция глаза.

Английский биолог-эволюционист Ричард Докинз отмечает, что глаз развивался по крайней мере 40 раз (а, возможно, до 60 раз) за историю.

Фактически, глаза так легко эволюционируют, что рыба, известная как Батилыхнопс Экилис, также прозванная джавелин-приказчиком, выработала вторую пару глаз, поставив ее на один глаз впереди рыбы, которая не дает покоя мистеру Бернсу в телешоу «Симпсоны».) Линия гоминина довольно «пушистая», с несколькими параллельными эволюционными путями.

Можно ли решить споры о непредвиденных обстоятельствах/конвергенции в лаборатории?

В течение почти 30 лет микробный эколог Ричард Ленски из Мичиганского государственного университета занимается культивированием 12 отдельных популяций E coli.

На сегодняшний день они развивались более чем на 60 000 поколений.

По большей части линии не имеют большого отличия друг от друга, но были несколько заметных исключений.

В одной колбе бактерии разделились на две размерные группы, одна из которых значительно больше другой, а дивергенция началась через несколько лет после начала эксперимента.

Несколько лет спустя другая линия научилась питаться другим химическим веществом в своей колбе, потребляя цитрат (в то время как другие линии потребляли только глюкозу), происхождение быстро росло в общей численности населения.

Данные Ленски провокационны, но в конечном счете неубедительны с точки зрения решения вопроса о непредвиденных обстоятельствах/конвергенции.

Оба они явно актуальны, но их трудно оценить.

Даже самые умные эксперименты могут оказаться неудовлетворительными.

К сожалению, ничто из этого, похоже, не имеет к нам особого отношения.

Когда преобладала эта диаграмма «Обезьяна к человеку», легко было представить своего рода эволюционную «лестницу», где homo sapiens (естественно) занимала верхнюю ступень.

Однако в настоящее время хомининская линия хоминина выглядит довольно «кустовой» с многочисленными параллельными эволюционными путями, восходящими к тому времени, когда наши предки отошли от предков сегодняшних шимпанзе, по мнению некоторых исследователей.

На протяжении большей части саги о гомининах мало «прогресса» можно увидеть.

Было использовано инструмент, начиная с 3,3 млн лет назад, но инновации были спорадическими.

Новые типы орудий, отмечает Ян Таттерсолл, почетный куратор Американского музея естественной истории в Нью-Йорке, «обычно вводились с интервалом в сотни тысяч или даже миллионы лет с минимальными уточнениями между ними».

Действительно, «нормальное» положение дел было «технологической стабильностью», которая могла длиться «десятки или даже сотни тысяч лет», по словам палеоантропа Даниэля Адлера из Университета Коннектикута.

Сегодня технологии распространяются в мгновение ока, но в доисторические времена не было никакой гарантии, что идея вообще распространится, в основном из-за небольшого количества населения.

Когда популяции низкие, вымирают вымирание.

Согласно одной теории, извержение «супервулкана», известного как Тоба, в Индонезии около 70 000 лет назад, вызвало период глобального похолодания, который длился десятилетия, а то и столетия.

Население людей сократилось до 3000-10 000 особей.

Мы прошли через это «генетическое узкое место», но стоит помнить, что все остальные виды гомининов исчезли.

Некоторые, такие как Homo erectus, прожили, возможно, 1,6 миллиона лет, другие, такие как Homo floresiensis, подмигивают и исчезают менее чем за 100 000 лет.

На протяжении всей предыстории человека биологические изменения и технологические изменения проходили параллельно.

Мозг увеличивался в размерах, но это было не уникально для наших предков и можно увидеть у нескольких видов гомининов.

Происходило нечто очень сложное — своего рода гонка вооружений, предполагает Таттерсолл, в которой когнитивные способности и технологии укрепляли друг друга.

В то же время каждая ветвь эволюционного дерева человека была вынуждена адаптироваться к постоянно меняющемуся климату.

Во времена динозавров земля была примерно на 10 градусов теплее, чем сегодня, но к 30 миллионам лет назад началась похолодание.

Ледниковые периоды плейстоцена еще впереди, но уже лесные леса, где эволюционировали первые приматы.

Тропические леса уступали место открытым лугам.

Животное, приспособительность к жизни на деревьях, столкнулось с большими опасностями на открытой саванне.

Но если бы это же животное было способно к сотрудничеству и использованию инструментов, это имело бы очевидные преимущества.

В итоге остался только один гоминин.

Таттерсолл и многие другие предположили, что символическая мысль и сложный язык придавали гомо сапиенсу преимущество, но были физиологические требования, которые должны были быть выполнены до начала гэбфеста.

Гортань большинства приматов сидит выше в горле.

Только когда она опустилась ниже в горле, наша гортань могла производить широкий спектр звуков, связанных с человеческим языком.

Говоря, что речь идет о сложной согласованности голосовых связок, губ, языка и рта.

Этой координации, вероятно, способствуют две специфические области левой коры головного мозга, которые, вероятно, приняли свою современную форму только в течение последних 2 миллионов лет.

Животные из большой дичи поддались не на нашу мышечную силу — что было ничтожно, но для нашего языка умственных способностей — это не только физиология.

Вероятно, он развивался наряду со все более сложным социальным поведением, что стало возможным благодаря усилению когнитивных способностей, включая развитие того, что психологи называют «теорией ума» — способность различать, что у других есть свои собственные мысли и намерения.

Не менее важной была способность думать об объектах и событиях, которые не находятся непосредственно перед нашими глазами.

Мы могли бы вспомнить прошлое.

Мы могли бы представить будущее и планировать его.

Мы создали в уме совершенно новый мир, но оплата была в реальном, физическом мире, когда животные крупная дичь поддавались не нашей мышечной силе, что было ничтожным, а нашим умным.

Язык почти наверняка развился рука об руку с улучшением технологий.

Если бы наши предки могли представить выслеживание и убийство мамонта, они также могли бы представить себе виды каменных орудий, которые облегчили бы работу — как первоначальную бойню, так и более позднее расчленение.

И, что особенно важно, как только был изобретен инструмент, эти знания можно было передать не только показывая, но и рассказывая.

— Вот как ты точишь топор… К настоящему времени мы, конечно, обсуждаем не только биологическую эволюцию, но и культурную эволюцию.

В культурных вопросах слово на букву «П» презирается даже больше, чем в биологии, но его труднее игнорировать.

Культурные инновации, кажется, демонстрируют направленность.

Как только вы изобретете копье, стрелу или плуг, вы не изобретете его.

Однажды днем этой зимой я сидел с палеоархеологом Майклом Чазаном в его лаборатории в Университете Торонто, выпивая чай и обсуждая тонкое взаимодействие между культурой и биологией.

Чазан — эксперт по раннему использованию каменных орудий и огня.

Он проделал обширные полевые работы в Европе, на Ближнем Востоке и в Африке.

Он провел много лет, исследуя артефакты из пещеры Чондуверк в Южной Африке, где прожили 2 миллиона лет непрерывной деятельности человека; это, возможно, место, где наши предки впервые научились управлять огнем.

Столы в лаборатории Чазана усыпаны каменными топорами и наконечниками стрел всех форм и размеров, а его полки уложены белыми картонными коробками, содержащими еще больше артефактов каменного века.

«В технологиях вы действительно можете видеть тенденции с течением времени, — говорит Чазан.

«Все меняется направленно, и они делают это из-за внутренней логики того, как работают технологии».

Но есть также социальный контекст, в котором развиваются технологии, и это важная часть уравнения.

Рассмотрим, как наши предки научились управлять огнем.

Научиться поддерживать огонь — это здорово, но пока мы не научились разжигать огонь по желанию, для передачи техники потребуется полупостоянный базовый лагерь.

Для многих историков сельское хозяйство выделяется как последнее великое новшество на пути к современной цивилизации, отчасти потому, что оно обеспечивало постоянный «базовый лагерь» для более крупных человеческих сообществ.

С посадкой и сбором пшеницы и ячменя, а также приручением домашнего скота это может показаться коротким и, возможно, неизбежным шагом к стенам Иерихона и пирамид Гизы.

Это не устраняет непредвиденные обстоятельства из уравнения.

«В происхождении сельского хозяйства нет ничего неизбежного, — говорит Чазан.

«Этого не должно было случиться, но как только это произошло, это необратимо».

А как насчет всех других наших культурных разработок, от музыки и математики до юмора и религии?

Рядом с нами жил еще один, очень похожий вид гомининов, до 35 000 лет назад: Homo neanderthalensis, неандертальцы.

Когда-то соченные жестокими и тупыми, неандертальцы стали казаться почти человеческими: неизвестны ли они (и насколько хорошо) они, но у них были большие мозги, они использовали сложные инструменты и хоронили своих мертвых (хотя в могилах менее сложные, чем ранние гомо-сапиенсы).

В свободном мире неандертальцы сыграли бы роль неандертальца, преобразующего планету?

Внезапно я представляю неандертальцев, а не людей, еду по линии Пикадилли: «Нет анатомических оснований говорить, что они менее умны, чем современные люди», — говорит Чазан.

«Нет археологического контекста, где у нас есть неандертальцы и современные люди, делающие то же самое, где можно сказать: «О, современные люди были намного умнее неандертальцев».

Было даже высказано предположение, что простые рисунки линий, найденные в пещере недалеко от Гибралтара, являются неандертальской «картой», или, по крайней мере, они выполняли некую символическую функцию.

Но эта интерпретация была предметом многочисленных споров, и на самом деле все эти утверждения вызывают споры.

Я спрашиваю Чазана, могли ли неандертальцы доминировать на планете, если бы они не были вынуждены конкурировать с нашим собственным видом.

«Я не вижу причин, почему бы и нет, — говорит он.

«Неужели мы окажемся в городах неандертальцев?

Кто знает.

Я не могу придумать причины сказать: «Нет, этого не могло случиться».

Внезапно я представляю неандертальцев, а не людей, едущих по линии Пикадилли.

Но, возможно, эволюция разумных приматов сама по себе была случайностью.

Интеллект не кажется «хорошей идеей», которую эволюция производит снова и снова, по крайней мере, не так, как глаз.

Поздний биолог-эволюционист Эрнст Майр однажды указал, что из (примерно) 30 известных филов животных развился только один раз (в хордах) - и в пределах тысячи хордовых, высокий интеллект встречается только у приматов, "и даже там только в одном маленьком подразделении", как выразился Майр.

Майр был готов предоставить головолосам возможность меньшей степени интеллекта, и сегодня некоторые исследователи добавляли в список дельфинов и валов, но он прав, что наш лингвистический, с использованием символов, ставит странность.

Эти вопросы могут показаться довольно отдаленными, учитывая, что мы не можем на самом деле перемотать ленту жизни, но может быть и другой способ исследовать эти альтернативные истории.

С древних времен люди задавались вопросом, есть ли в космосе разумная жизнь.

Тот факт, что мы не слышали, как PEEP от ET, говорит о том, что умные инопланетяне не вездесущи.

Остальная часть галактики может быть безжизненной, или, возможно, есть какая-то примитивная жизнь, но какой-то эволюционный препятствие — одно из многих, на которое мы смотрели, или, может быть, что-то совсем другое — ошеломляюще трудно преодолеть.

Или, может быть, мы просто пока одни.

Эволюция интеллекта может быть настолько маловероятным (и длительным) процессом, что, хотя может возникнуть множество разумных цивилизаций, большинство из них будут делать это в далеком будущем.

Тот же аргумент можно применить и к нашей собственной планете.

Сложная жизнь все еще в ее юности, по отношению к эпохе Вселенной; возможно, в будущем нашей планеты будет превосходить наши собственные, возможно, но не обязательно, наши потомки.

Может быть, разумная жизнь неизбежна, и мы просто первые в партии.