Инженеры предполагают, что механизм, созданный кем-то с определенной целью, самой сутью будет выдавать эту цель. Поэтому мы можем провести обратное проектирование (или реверс-инжиниринг), чтобы определить, какую цель имел в виду конструктор.
Обратное проектирование — это метод, с помощью которого научные археологи реконструировали назначение Антикитерского механизма. Он представлял собой сетку зубчатых колес, найденных на затонувшем греческом корабле, датируемом примерно 80 годом до н. э. Сложные зубчатые шестерни были открыты с помощью современных методов, таких как рентгеновская томография. Его первоначальное назначение было раскрыто как древний эквивалент аналогового компьютера, созданного для моделирования движения небесных тел в соответствии с эпициклами, астрономической системой Птолемея.
Обратное проектирование предполагает: объект имел определенную цель, о которой можно догадаться. Инженер выдвигает гипотезу о том, что мог иметь в виду разумный конструктор, а затем проверяет механизм, чтобы убедиться, что он соответствует гипотезе. Обратное проектирование хорошо работает как для живых организмов, так и для рукотворных механизмов. Тот факт, что последние были намеренно спроектированы сознательными инженерами, а первые — бессознательным естественным отбором, на удивление мало что меняет. Этот аргумент любят приводить сторонники креационизма. Казалось бы, грацию тигра и его добычи нелегко превзойти:
Кем задуман огневой
Соразмерный образ твой?(Уильям Блейк в переводе С.Маршака)
У Дарвина есть раздел в «Происхождении видов», который называется «Органы высшего совершенства и усложнения». Я считаю, что такие органы — конечный продукт эволюционной «гонки вооружений». Этот термин был введен зоологом Хью Коттом в книге об окрасе животных, опубликованной в 1940 году, во время Второй мировой войны. Будучи бывшим офицером действующей армии во время Первой мировой войны, он заметил аналогию между эволюцией и военной конкуренцией. В 1979 году мы с Джоном Кребсом возродили идею эволюционной гонки вооружений, выступив с докладом в Королевском обществе. Если отдельный хищник и его жертва участвуют в гонке в реальном времени, то гонки вооружений в эволюционном смысле происходят между линиями организмов. Каждое улучшение на одной стороне вызывает ответное улучшение на другой. И так гонка вооружений нарастает, пока не будет остановлена, возможно, из-за чрезмерных экономических издержек, как и в военном деле.
Антилопа способна обогнать льва, но только за счет контрпродуктивного вложения слишком большого «капитала» в мышцы ног в ущерб другим инвестициям, скажем, в производство молока. Если язык «инвестиций» звучит слишком антропоморфно, позвольте мне перевести. Особи, превосходящие в скорости бега, будут вытеснены чуть более медленными особями, которые перенаправляют ресурсы с большей пользой — от сильных ног в молоко. И наоборот, особи, которые перебарщивают с производством молока, оказываются вне конкуренции по сравнению с соперниками, которые экономят на производстве молока и вкладывают сохраненную энергию в скорость бега. Цитируя заезженную фразу экономистов, за все приходится платить. В эволюции компромиссы встречаются повсеместно.
Я думаю, что гонки вооружений ответственны за каждую биологическую конструкцию, достаточно впечатляющую, чтобы, как считал Клеанф, привести «в восхищение всех людей, когда-либо созерцавших ее». Адаптации к ледниковым периодам или засухам, к изменению климата относительно просты и не вызывают такого интереса, поскольку климат не преследует вас. А вот хищники — да. Но и у добычи есть конкурентное преимущество, в том смысле, что, чем успешнее удается ускользнуть от погони, тем ближе хищники к голодной смерти. Климат не меняется угрожающим образом в ответ на биологическую эволюцию. А вот хищники и добыча — да. Паразиты и хозяева — тоже. Именно взаимная эскалация гонок вооружений подталкивает эволюцию к весьма впечатляющим явлениям, таким как способность хамелеона к камуфляжу или коварные родительские приемы кукушки.
А теперь о том, что на первый взгляд кажется неприятным. В то время как внешне животные выглядят прекрасно, как только мы их препарируем, складывается совсем другое впечатление. Неискушенному зрителю картина вскрытия млекопитающего может показаться отвратительной. Кровеносные сосуды, внутренности, нервы кажутся хаотично перемешанными. Очевидный контраст со стройным изяществом, скажем, леопарда или антилопы, если смотреть со стороны. Но совершенство, характерное для внешнего слоя, должно пронизывать и все внутренние детали. Теперь сравните сердце с деревенским насосом, который кажется аккуратным и простым. Конечно, сердце — это два насоса в одном, обслуживающие легкие, с одной стороны, и все остальное тело — с другой. Но если вы скажете, что можно было бы придумать что-то получше, то это вполне понятно.
Или преимущества работы сетчатки глаза позвоночных хорошо понятны лишь постфактум. Поначалу можно подумать, как немецкий ученый Герман фон Гельмгольц: «из такого искаженного начала не может получиться ничего достойного». Ему также приписывают высказывание о том, что если бы инженер изготовил для него глаз, он бы отправил его обратно. И все же после обработки, или, выражаясь кинематографическим языком, монтажа, глаз позвоночного — это прекрасный оптический прибор.
Почему животные выглядят так хорошо снаружи, а внутри, очевидно, не очень? Не кроется ли разгадка в слове «видимый»? В случае с камуфляжем, а также декоративными феериями вроде павлиньего веера, человеческие глаза восхищаются внешним видом животного, а глаза павлина или хищника осуществляют естественный отбор внешнего вида: в обоих случаях глаза позвоночных одинаковы. Неудивительно, что внешний облик выглядит идеально «спроектированным», по сравнению с внутренними деталями. Внутренние детали в той же степени подвержены естественному отбору, но они не выглядят таковыми, потому что отбор происходит не по зрительному признаку.
Такое объяснение не подходит для обтекаемых форм мчащегося гепарда или его грациозной добычи. Эти красавцы эволюционировали не для услады глаз, а для удовлетворения жизненно важных требований скорости. Здесь, казалось бы, законы физики навязывают то, что мы воспринимаем как элегантность: как и в случае с аэродинамическим изяществом скоростного реактивного самолета. Эстетика и функциональность сходятся в одной точке.
Признаюсь, что внутренности тела кажутся мне обескураживающе сложными. Пожалуй, я осмелился бы назвать внутренний мир настоящим беспорядком. Но в вопросах внутренней анатомии я наивный дилетант. Хирург-консультант, с которым я консультировался (а что еще делать с консультантом?), уверил меня, что внутренняя анатомия отличается той же красотой элегантности, все аккуратно уложено на свои места, в полном порядке и целесообразности. И я подозреваю, что «натренированность глаза» как раз в этом и заключается. Мой глаз видит элегантность снаружи. А во внутренностях животного, как дилетант, я вижу лишь безобразие. Опытный хирург видит стильное совершенство дизайна, как внутри, так и снаружи. И все же нужно сказать еще кое-что об эмбриологии.
Вероятно, скептик усомнится, имеет ли значение, проходит ли определенная вена в руке над или под определенным нервом. Может быть, и не имеет, в том смысле, что, если бы их взаимосвязь можно было изменить по мановению волшебной палочки, жизнь человека не пострадала бы, а, может, улучшилась. Но я полагаю, что это важно в другом смысле. Каждый нерв, кровеносный сосуд, связка и кость стали такими благодаря процессам эмбриологии во время развития человека. То, что именно проходит над или под чем, может иметь значение для эффективной работы, а может и не иметь, когда организм окончательно сформируется. Но такое развитие эмбриона, необходимое для осуществления изменений, как я полагаю, приведет к проблемам или затратам, достаточным для того, чтобы перевесить другие соображения. Особенно если процесс произойдет на ранних стадиях. Замысловатое оригами формирования тканей следует строгому порядку, каждая стадия запускает последующую. Кто может сказать, к каким катастрофическим последствиям может привести изменение последовательности: например, изменение, необходимое для иного расположения кровеносного сосуда.
Возможно, благодаря эволюции мы стали лучше воспринимать внешние проявления, а не внутренние детали. Совершенно неразумно полагать, что резцы естественного отбора, так тонко умеющие совершенствовать внешний и видимый облик, должны вдруг остановиться на оболочке животного, а не работать внутри. Те же стандарты совершенства должны пронизывать внутренности живых тел, пусть и не столь очевидно для нашего взгляда. Препарировать скрытое и сделать его явным — дело будущих зоологических реверс-инженеров, и именно к ним я обращаюсь.