Разумеется, изменения при комбинировании генов ограничены рамками существующего фонда генов. Фонд этот, однако, огромен. Подсчитано, что из фонда генов отца и матери можно в принципе сконструировать до 1050 разных человеческих генотипов. Это невообразимо огромное число. На Земле живет менее 10'° человек. Можно утверждать, что два человека практически не имеют никаких шансов оказаться генетически тождественными (за исключением, конечно/близнецов, развившихся из одной зиготы). Каждый человек генетически уникален; он обладает единственным в мире генотипом.

«Демон Дарвина» против «Демона Максвелла».

В четвертой главе мы познакомились с «демоном Максвелла». Не получая извне информации, этот «демон» принципиально не мог вершить отбор — не мог отобрать из одной половины сосуда более быстрые молекулы и пропустить их в другую половину. Беспомощность «демона Максвелла» демонстрировала принципиальную невозможность отбора на атомно-молекулярном уровне — в полном соответствии со вторым началом термодинамики.

Говоря о происходящем в живой природе естественном отборе, американский биохимик и писатель-фантаст Айзек Азимов употретребил термин «демон Дарвина». В отличие от беспомощного «демона Максвелла» этот «демон», напротив, действует весьма успешно, отбирая и пропуская в следующее поколение организмы с более высокими шансами на выживание и дальнейшее размножение. В чем же принципиальное отличие «демона Дарвина» от «демона Максвелла»? Ответ прост: они действуют на разных уровнях. Все начинается на атомно-молекулярном уровне. На этом уровне возникают случайные ненаправленные мутации, происходит случайная перекомбинация генов. Если бы «демон Максвелла» мог функционировать, то он тут же бы принялся отбирать наиболее «выгодные» мутации, наиболее «удачные» комбинации генов. Этого происходит, поскольку на атомно-молекулярном уровне отбор невозможен.

И вот тут вступает в действие принцип усиления. Допустим, в зиготу попал смутировавший ген. По мере развития организма происходят многократные деления клеток и в итоге мутант оказывается продублированным примерно 1015 раз. Точно так же оказывается продублированной и реализовавшаяся в рассматриваемой зиготе случайная комбинация генов. Таким образом, в процессе становления фенотипа случайные изменения генетической программы оказываются многократно усиленными. Тем самым совершается переход с атомно-молекулярного уровня на уровень макропроявлений. А на этом уровне отбор возможен. Подчеркнем: «демон Дарвина» не пытается заниматься отбором самих измененных генетических программ, он не уподобляется «демону Максвелла». Он действует на организмы-фенотипы, в которых любое изменение генетической программы оказывается увеличенным в миллионы миллиардов раз.

По-видимому, нет необходимости объяснять, как именно действует «демон Дарвина». Формы, в которых реализуется естественный отбор, описаны во всех учебниках биологии. Заметим лишь, что этот «демон» выглядит довольно неумолимым. Он действует жестко: уничтожает те фенотипы, которые случайно оказались неприспособленными, а из тех, которые оказались в той или иной мере приспособленными к условиям обитания, отдает предпочтение ее приспособленным, а менее приспособленных, как правило, также уничтожает.

Впрочем, «демон Дарвина» действует не столь прямолинейно, доставляя испытуемым лишний шанс. Не пригодившиеся сегодня изменения генетической программы могут пригодиться завтра. Сегодня они бесполезны и даже вредны, завтра они могут оказаться полезными. Значит, не надо торопиться с вынесением приговора. Пусть случайно возникшее изменение в генетической программе в течение нескольких поколений фенотипов «подремлет», замаскировавшись в рецессивном гене. Вдруг это пригодится в дальнейшем.

Разумеется, эффект «демона Дарвина», или, иными словами, естественный отбор, ни в коей мере не противоречит второму началу термодинамики. Как уже отмечалось, живые организмы существуют лишь благодаря притоку негэнтропии из окружающей среды, т. е. за счет повышения энтропии в этой среде. Этим повышением энтропии и приходится «расплачиваться» за действия «демона Дарвина».

Многообразие видов.

Наблюдаемое на Земле многообразие видов, где наряду с простейшими сосуществуют и очень сложные, высокоорганизованные, есть результат эволюции, продолжающейся в течение вот уже более двух миллиардов лет. В тот неимоверно удаленный период на Земле обитали, лишь некоторые виды бактерий и сине-зеленых водорослей. Через несколько сотен миллионов лет появились одноклеточные организмы с оформленным внутриклеточным ядром. Еще через несколько сотен миллионов лет возникли кишечно-полостные, черви, моллюски. Примерно полмиллиарда лет назад появились рыбы, позднее земноводные и еще позднее рептилии. Около ста миллионов лет назад появились млекопитающие. Исследуя процесс эволюции, нетрудно обратить внимание на то, что здесь нет простого перехода от менее сложных видов к более сложным. Конечно, какие-то виды (и их было немало) отмирали; тем не менее сейчас можно видеть наряду со сложными видами и огромное количество простых. Эволюция шла не в направлении от простого к сложному, а в направлении от менее приспособленного к более приспособленному, поскольку именно в этом (и ни в каком другом) направлении действует естественный отбор. Характерная черта такого процесса — увеличение числа видов, все большее и большее их разнообразие. Естественно, что при этом будут появляться и все более организованные виды, придавая эволюционному процессу прогрессивный характер.

Можно указать ряд причин, объясняющих, почему эволюция приводит к увеличению числа различных видов. Во-первых, со временем возрастает наследственная изменчивость — накапливаются нутации, расширяется фонд генов. Во-вторых, при любом изменении условий имеется большое число вариантов приспособления. Естественный отбор пропускает любые приемлемые варианты. При этом могут быть отобраны варианты как с более сложной, так и с менее сложной организацией. В-третьих, возникнув однажды, вид обнаруживает устойчивость. В частности, он противостоит опасности растворения в других видах. Напомним, что при скрещивании между разными видами гибриды не могут образовать половые клетки, а следовательно, не могут иметь потомство. Разумеется, рассматривая процесс увеличения числа видов, надо учитывать и обратные процессы, например уничтожение вида в результате межвидовой борьбы или гибель вида из-за неспособности приспособиться к внезапно и очень резко изменившимся условиям обитания.

Непредсказуемость новых видов.

В четвертой главе мы рассматривали флуктуации в коллективе молекул газа и убедились, что флуктуации величин, относящихся к отдельной молекуле, велики. Они сопоставимы со средними значениями величин. Флуктуации же величин, характеризующих макросистему, напротив, крайне малы. Поэтому макросистему можно описывать на основе не вероятностных, а динамических законов (что и делается в термодинамике). Получается, что при переходе с атомно-молекулярного уровня рассмотрения на макроуровень происходит как бы взаимная компенсация многочисленных случайных отклонений в поведении сдельных молекул. В результате поведение макросистемы как целого становится однозначно предсказуемым.