Эволюция на пальцах. Для детей и родителей, которые хотят объяснять детям

Один из философов середины XIX века, не кто иной, как Фридрих Энгельс, так писал об этом другому философу – Карлу Марксу: «В этой области (в биологии. – А.Н.) теология (то есть учение о Боге-творце. – А.Н.) не была ещё разрушена, а теперь это сделано!»

Дарвин избавил Бога от дурацкой мелкой работы по изменению птичьих клювиков, но любители религии не сдавались:

– Даже если и так, если виды могут изменяться, приспосабливаясь к изменениям окружающей среды, это ещё не значит, что никакого бога нет. Может быть, он специально так всё создал, чтобы оно само работало! Так даже лучше! Автоматически…

Не будем с этим спорить. Займемся более продуктивным делом – посмотрим, как работает эволюция. И почему она вообще работает.

Глава 2. Порядок против хаоса

Если посмотреть, сколько разных видов живых существ обитает на нашей планете, так диву же даешься! Микробы, птички, слоны, змеи, лягушки, комары всякие… Одних только змей на Земле существует более трех тысяч видов. А кошачьих сколько! Пумы, пантеры, тигры, львы, рыси, камышовые коты, гепарды, ягуары, каракалы, манулы, оцелоты… Если начать перечислять, можно и на ужин не успеть. И вся эта живность в море и на суше кишмя кишит, размножается, охотится друг на друга, убегает друг от друга и находится друг с другом в тесной системной взаимосвязи. Как вы понимаете, один вид животных на голой планете существовать не может, он может жить только в составе биосферы, то есть великой жизненной каши – сложнейшей переплетённой системы из сотен тысяч видов растений, одноклеточных, насекомых, пресмыкающихся и прочих.

В биосфере всё взаимосвязано. Это сбалансированная сеть взаимодействий. И потянув за один кончик нитки, никогда не знаешь, как отреагирует система в целом.

В Китае в середине XX века решили повысить урожайность зерновых, потому что народу там много было, а еды мало. В Китае тогда начали строить коммунизм. Коммунизм – это попытка не допускать в жизни общества стихийности и всё в нём регулировать, включая экономику. Про коммунизм я сейчас долго рассказывать не буду, можете у папы с мамой спросить, что это за прелесть такая. Отмечу лишь, что в тех странах, где коммунизм пытаются построить, ничего хорошего не получается, а плохое происходит на каждом шагу. И всё потому, что эволюция обществ – тоже естественный природный процесс, где результат должен получаться сам собой, через конкуренцию и отбор. Если заменить процесс естественного (то есть неразумного) развития искусственным (разумным регулированием), то общество хиреет, и всё в нём начинает ухудшаться – вот такой парадокс! Странно, правда? Почему же разумно регулируемое общество хиреет и умирает, а стихийное и нерегулируемое процветает? А потому, что общественная система в целом устроена намного сложнее, чем самый умный человек, отдающий гениальные распоряжения, так как этот человек и все другие люди – всего лишь малые части системы, и они не могут «передумать» всю систему в целом. Только вся система в целом обладает полной информацией о себе. И при этом совершенно неважно, осознает она эту информацию или нет… Но об эволюции обществ мы поговорим позже. А сейчас вернемся к нашим китайцам и их урожаю.

Идея у коммунистических деятелей была простая и вполне, казалось бы, разумная: а давайте-ка мы уничтожим воробьев! Ведь воробьи жрут зерно, а оно нам самим нужно!

Китайские учёные подсчитали, что китайские воробьи за год съедают столько зерна, что им хватило бы накормить более тридцати миллионов человек. Много это или мало? В Китае тогда жило более шестисот миллионов человек, и было ясно, что ещё пара десятков лет, и население перевалит за миллиард. Чтобы вам было понятнее, скажу, что миллиард соотносится с тридцатью миллионами примерно как один гигабайт с тридцатью мегабайтами.

Коммунистическая партия, руководимая великим кормчим китайского народа по имени Мао Цзэдун, объяснила народу: воробьи – слабые птицы, они не могут летать более пятнадцати минут, им нужно сесть и набраться сил. Вот тут-то мы их и прищучим! Давайте не дадим воробьям приземляться – садиться на ветки и отдыхать. Этот великий план родился на восьмом съезде коммунистической партии Китая и был принят 18 марта 1958 года.

Вскоре все китайские школьники, крестьяне и горожане начали бегать по улицам и гонять воробьев. Они размахивали палками и тряпками, били половниками в кастрюли, стреляли из рогаток и всячески пугали маленьких птичек, едва их завидев. От такого стресса птички, которым не давали приземлиться, падали замертво. По столице ездили на велосипедах специальные разведчики, выявляя места скопления пернатых врагов. Газеты публиковали передовицы о великих победах в борьбе с воробьями. А коммунистические поэты писали стихи с названиями наподобие «Я проклинаю воробьёв!» Вскоре мировую прессу облетели фотографии целых гор из маленьких воробьиных трупиков. Вот что такое разумно регулируемое общество – это когда все дружно подчиняются одной важной задаче, делают одно дело!..

За несколько месяцев этой кампании в Китае было уничтожено почти два миллиарда воробьев, а заодно и других мелких птиц. Казалось, коммунизм уже почти построен. Но затем природа нанесла ответный жестокий удар.

Неожиданно оказалось, что воробьи и другие весёлые птички клюют не только зерно, но и насекомых, в том числе гусениц и саранчу, которые пожирают зелёные ростки на полях. Теперь же клевать вредителей стало некому. Экологическое равновесие в биосфере сместилось в пользу вредителей полей, которых уже некому было уничтожать. В результате урожай сожрали насекомые, и в стране наступил голод, из-за которого погибло тридцать миллионов человек – именно столько, сколько хотели накормить отобранным у воробышков зерном.

Весь мир тогда поражался уроку, который получили китайцы. А учёные сделали правильный вывод: польза от воробьев больше, чем вред. Опомнившись, китайское руководство закупило живых воробьев в Канаде и в нашей стране.

Природа переиграла людей на своём поле.

И немудрено: перекрёстные связи в биосфере такие тесные и нелинейные, что, глядя на мир живой природы, поневоле хочется воскликнуть: неужели столь гармоничный и разумно устроенный мир возник сам по себе, без участия разума? Одни виды в нём помогают другим. Пчёлы опыляют растения, помогая им размножаться. Птичка-медоуказчик показывает медведю, в каком дупле дикие пчёлы устроили улей, – медведь разорит его, поест мёду, а хитрая птичка съест пчелиных личинок из улья, на разрушение которого ей самой не хватило бы сил. Разве не разумное у птички поведение? Разве безмозглая природная стихия могла такое чудо жизни устроить? Да это всё равно что ураган на автомобильном кладбище, который случайно из кусков машин соберет новенький автомобиль!

– Нет, – говорили люди, далёкие от науки. – Мы хорошо знаем: всё сложное под воздействием обычного хода вещей может только портиться. Даже горы с течением времени «стачиваются» от ветровой и дождевой эрозии. Всё, оставленное без разумного присмотра и ремонта, постепенно приходит в негодность, разрушается. А все созидательные процессы, в которых происходит увеличение сложности – та же сборка часиков из шестерёнок, а также изготовление самих шестерёнок, – могут идти только при участии разума, только в соответствии с осмысленным планом!..

И они были отчасти правы. Действительно, физика XIX века открыла закон, получивший название второго начала термодинамики, из которого следовало всё сказанное выше. Этот закон гласил: в замкнутых системах энтропия может только увеличиваться (если быть совсем точным, она не может уменьшаться: или растет, или остается неизменной, если уже достигла максимума).

А что такое энтропия?

Это статистическая мера хаоса. А хаос – это беспорядок. Иными словами, в любых физических системах, о которых повествует нам второе начало, сам по себе может только нарастать беспорядок – расти мера хаоса.

Что такое хаос и что такое порядок, доходчиво объясняет рисунок ниже. Посмотрев на левую и правую картинки, вы и сами можете сказать, где там порядок, а где хаос.

Рис. 2. Не будучи учёным, любой может, ткнув пальцем, показать, где игрушки расположены хаотично, а где организованно, то есть в некоем порядке

Справа ещё одна картинка – с брошенными кубиками. Здесь порядок задаётся не расположением кубиков, а выпавшими на них числами. Слева – полный разброд и шатание, хаотическое разнообразие. А справа – явно подобранные грани, одна к одной! Из этого рисунка понятно также, насколько порядок в природе менее вероятен, чем беспорядок. Это ж сколько раз надо бросать кубики, чтобы выпали одни шестёрки? Понятно, что чаще всего будет воспроизводиться хаотичное состояние, когда на разных кубиках выпадают случайные числа. А всех шестёрок можно и до конца жизни не дождаться!

Рис. 3. Порядок в природе менее вероятен, чем беспорядок. А беспорядок возникнет скорее всего, если не поддерживать целенаправленно порядок. Не зря говорят, ломать – не строить. Ломать просто, а строительство требует усилий

Или, допустим, есть баллон с газом. В нём мечутся с огромной скоростью молекулы газа, то есть его мельчайшие неделимые частички. Этих молекул в баллоне – триллионы триллионов, и у всех немного разнится скорость мельтешения и сильно разнится направление полёта – одни туда летят, другие сюда… Молекулы постоянно сталкиваются друг с другом, как бильярдные шарики, отскакивают и разлетаются, чтобы через долю секунды снова столкнуться с другими шариками, разлететься, столкнуться… Вечное беспорядочное движение. Именно его мы наблюдаем ниже на картинке слева. Как вы думаете, велика ли вероятность того, что все молекулы соберутся в одной половине баллона? Или на какое-то мгновение вдруг выстроятся сколько-нибудь организованно?

Это практически невероятно! И чем больше молекул, тем невероятнее. Если бы в баллоне было всего три-четыре мечущиеся молекулы газа, они бы запросто могли собраться на мгновение в левой или правой половине баллона. Сто молекул – уже вряд ли, хотя вероятность такого события все ещё относительно высока, и его можно дождаться, обладая некоторой усидчивостью. Тысяча, миллион, миллиард молекул – практически никогда! Их для этого слишком много, и они слишком разнонаправленно движутся, хаотично сталкиваются и разлетаются. Как им собраться в одной половинке или организовать сложный пространственный узор?

Рис. 4. Слева – наиболее вероятное состояние системы. Справа и ниже – менее вероятные, практически невозможные

Даже если произойдет невероятное – все мечущиеся молекулы вдруг выстроятся в какой-то узор, подобный тому, что изображен на нижней картинке, то через мгновение эти неостановимые частицы снова разлетятся в разные стороны и опять образуют хаос бессмысленных столкновений.

Это понятно. Чем сложнее система – тем она невероятнее. Чем больше частиц – тем сложнее им случайно собраться во что-то упорядоченное, организованное.

А что такое животное или человек? Это ужас как сложно организованная система. Невероятно сложная система. Сколько же надо ждать, чтобы атомы случайным образом сложились в человека или хотя бы в одну живую клетку? Времени жизни всей вселенной не хватит!

Если мы возьмем огромный ящик, наполним детальками конструктора и начнем трясти – когда мы натрясём машинку? Да никогда! Чтобы собрать машинку, нужна целенаправленная работа – глазками, ручками и головой.

Но природа ведь неразумная. Как ей удалось создать жизнь? Как получилось преодолеть второе начало термодинамики – один из важнейших физических законов, который никогда не нарушается? Не обошлось ли тут без Мирового Разума, то есть Бога?

Второе начало термодинамики в переводе на бытовой язык гласит: всё в этом мире может только портиться и разрушаться.

Не бывает так, чтобы автомобиль ездил и год от года становился только лучше – нет, он будет изнашиваться. Всё будет изнашиваться, истираться, ветшать, приходить в негодность. А чтобы испортившееся починить, придётся приложить голову и труд, то есть разумное начало и направленную этим разумным планом энергию.

Кто же приложил энергию в соответствии с разумным планом, чтобы создать наш мир, а в нём – животных, растения, минералы, текущие реки и сверкающие водопады – всю эту красоту? Откуда взялись живые клетки и живые существа? Почему вообще мир не представляет собой сплошной хаос, каковой и должен быть в соответствии со вторым началом термодинамики?

Этот вопрос в позапрошлом веке ставил ученых в тупик. Оттого и допускали многие из них существование некоей Силы или Первопричины, которая создала мир и поддерживает его сложность. Потому и возникла идея о неизменности видов, ведь изменения видов в диком животном мире идут слишком медленно, чтобы их наблюдать, а вот постоянство сложности наблюдается вовсю.

Для того, чтобы усилить ваше впечатление и в самых общих чертах проиллюстрировать сложность жизни, я, пожалуй, покажу две картинки. В них ни в коем случае не надо разбираться, поскольку они относятся к биологии и биохимии, а это совсем не тема нашей книги. Их я привожу, повторюсь, лишь чтобы показать невероятную сложность жизненных процессов.

На картинке ниже изображена клетка. Как вы знаете, все организмы на Земле состоят из клеток. Вот из таких штучек, как на рисунке.

Рис. 5. Клетка в разрезе

Клетка – это элементарное, то есть самое простое живое существо. Бывают организмы, состоящие всего из одной клетки – например, инфузории. Они совсем крохотные, и их можно увидеть только в микроскоп. Эти организмы так и называют – простейшие. И действительно, всего одна клетка – куда уж проще? Вы-то, дорогие читатели, привыкли иметь дело с более крупными организмами – с родителями, например. Папа – многоклеточный организм, мама – тоже многоклеточный. В них триллионы клеток, и они все немножко разные по устройству, потому что занимаются в организме разными делами. Какие-то клетки, как клетки кишечника, например, переваривают пищу; другие, как клетки печени, очищают организм от ядов. Клетки крови, словно трудолюбивые муравьи, разносят другим клеткам организменного «муравейника» кислород. Клетки мозга сейчас читают эту книгу и запоминают информацию. Клетки, составляющие сердце, синхронно работают для сокращения сердечной мышцы и перекачки крови. Клетки-санитары фагоциты разбирают на «запчасти» больные и умершие клетки. В общем, все при деле. Организм – как огромное государство клеток!

Но если рассмотреть простейшее существо – ту же инфузорию, одиноко живущую в пруду, – то обнаружится, что она тоже устроена чертовски сложно.

Клетка – это целый завод, биохимическая фабрика с разными цехами для производства необходимых материалов, с системами поглощения и выделения, со своими энергостанциями.

Хотя одноклеточные организмы и называют простейшими, на самом деле человечеству за всю свою историю ещё не удалось построить ничего сложнее живой клетки.

Для того, чтобы вы получили хотя бы отдаленное представление о невероятной сложности клетки, ниже я приведу схему клеточного метаболизма, то есть обмена веществ в клетке. Это принципиальная схема работы живой клетки.

Рис. 6. Разбираться в этой схеме совершенно не нужно. Она здесь только для нагнетания ужаса на детский ум! И представляет собой схему движения и видоизменения разных веществ внутри живой клетки

Один только взгляд на эту схему внушает чувство некоего трепета, не правда ли? Насколько сложен энергообмен и обмен веществ! Повторюсь: человечеству пока не удалось создать ничего сложнее живой клетки. Как же это удалось слепой природе? А ведь она создала не только клетку и не только многоклеточные организмы – сложнейшие живые системы из миллиардов и триллионов клеток. Природа отгрохала биосферу, в которой существование одних видов животных невозможно без других, все взаимосвязано и взаимозависимо.

Почему жизнь не подчиняется всеобъемлющему закону природы, согласно которому всё должно приходить в хаос, рушиться, ветшать? Может быть, потому, что в живых существах содержится особенная волшебная субстанция, именуемая душой, которую вдохнул туда всемогущий колдун, своей волшебной силой сотворивший весь мир? Так раньше и считалось. «В каждом человека есть частичка Бога – душа!» – такова была главная ненаучная доктрина, как бы объяснявшая существование жизни. Наука изучает мир неживых вещей, а религия дает ответы на вопросы о душе, думали люди.

Но потом наука добралась и до жизни. Уже в середине прошлого века физики получили главный ответ. И сейчас вы его узнаете.

Ужасное и беспросветное второе начало термодинамики, которое, казалось бы, полностью запрещает усложнение и улучшение без целенаправленной воли извне, касается только замкнутых систем. Так ведь и сказано в определении второго начала. Помните? «Энтропия в замкнутых системах растет или, по крайней мере, не уменьшается (если уже достигла максимума)». А что такое замкнутые системы?