Неразумная конструкция: как эволюция сделала наши тела несовершенными

Генетик Джерри Койн написал книгу «Эволюция: неопровержимые доказательства», которая недавно вышла на русском языке в издательстве «Альпина нон-фикшн». В ней ученый простым языком и на понятных примерах объясняет основные принципы теории эволюции. О том, как эволюционный процесс приспосабливал живые организмы к окружающей реальности и повлиял на них не самым лучшим образом, — читайте ниже.

В довольно заурядном фильме «Человек года» (Man of the Year) комик Робин Уильямс играет ведущего телепередачи, который благодаря цепочке странных обстоятельств становится президентом Соединенных Штатов. Во время предвыборных дебатов героя Уильямса спрашивают, что он думает о креационистской теории разумного замысла. Он отвечает: «Раз говорят о разумном замысле — надо преподавать идею разумного замысла. Посмотрите только на человеческое тело: разве оно сконструировано разумно? Это же надо: завод по переработке отходов расположен рядом с зоной отдыха!»

Хорошо подмечено. Хотя может показаться, будто организмы сконструированы так, чтобы вписываться в среду обитания, но не будем тешить себя мыслью, что эта конструкция совершенна. Каждый биологический вид по-своему несовершенен. У киви есть бесполезные крылья, у китов — рудиментарный таз, а наш аппендикс вообще коварный орган.

Под несовершенной конструкцией я подразумеваю идею, что, если бы все организмы были созданы с нуля неким творцом (строительным биологическим материалом которому послужили нервы, мышцы, кости и т. п.), то они не страдали бы такими несовершенствами. Безупречная конструкция была бы верным знаком того, что организмы создал опытный и разумный творец. Несовершенные конструкции — признак эволюции; по сути, именно их мы и ожидаем от эволюции.

Мы уже знаем, что эволюция не начинается с нуля. Новые части возникают из старых и должны слаженно функционировать вместе с теми, которые уже успели появиться в ходе эволюции. Поэтому следует рассчитывать на компромиссы: некоторые органы работают неплохо, но не так хорошо, как могли бы, а некоторые, подобно крыльям киви, не работают вообще, но все это «пережитки» эволюции.

«Через месяц после рождения с рыбами происходит нечто странное: один глаз начинает перемещаться вверх. Он двигается по черепу, пока не добирается до второго глаза, и получается рыба, у которой оба глаза расположены на одном боку»

Хорошим примером несовершенной конструкции служит камбала, популярность которой в кулинарии (например, дуврская камбала) отчасти объясняется ее плоской формой, ведь такую рыбу легче разделывать. Вообще же существует около пятисот видов плоских рыб: палтус, тюрбо, камбала и их сородичи, все они относятся к отряду камбалообразных. Латинское название отряда, Pleuronectiformes, означает «плавающие на боку», и это описание — ключ к неудачной конструкции плоских рыб. Они появляются на свет как обычные рыбы, плавающие вертикально, и глаза у них расположены по бокам тела, имеющего форму блинчика. Но через месяц после рождения с рыбами происходит нечто странное: один глаз начинает перемещаться вверх. Он двигается по черепу, пока не добирается до второго глаза, и получается рыба, у которой оба глаза расположены на одном боку, левом или правом, в зависимости от конкретного биологического вида. Череп также меняет форму, способствуя этому перемещению, кроме того, меняются окрас и плавники. Благодаря всему этому рыба опирается на тот бок, который остался без глаза, чтобы оба глаза были сверху. Она превращается в плоского замаскированного обитателя морского дна, который охотится на других рыб. Если нужно плавать, рыба плавает на боку.

Камбалообразные считаются самыми асимметричными из позвоночных в мире; в следующий раз, когда пойдете покупать рыбу, рассмотрите одну из представительниц этого отряда.

Если бы вы захотели разработать конструкцию камбалы с нуля, вы бы действовали совсем иначе. Вы разработали бы рыбу наподобие ската, который имеет плоскую форму с самого рождения и лежит на животе. Вы не стали бы тратить силы на то, чтобы создать рыбу, которой придется приобретать плоскую форму после рождения, лежа на боку, перемещая собственный глаз по черепу на другой бок и деформируя череп. Камбалообразные сконструированы неудачно. Однако такая несовершенная конструкция объясняется их эволюционным наследием. Из родословного древа камбалообразных нам известно, что камбалы, как и все представители отряда, развились из «нормальных» симметричных рыб. Несомненно, они обнаружили некие преимущества в том, чтобы опираться на один бок и обитать на морском дне, прячась и от хищников, и от добычи. Конечно, это породило проблему: нижний глаз, обращенный ко дну, стал бы бесполезным и уязвимым. Чтобы это исправить, естественный отбор пошел мучительным, но доступным путем: переместил глаз рыбы и деформировал ее тело.

Один из образчиков худшей природной конструкции — это возвратный гортанный нерв у млекопитающих. Он идет от мозга к гортани и помогает нам говорить и глотать. Любопытно то, что он гораздо длиннее, чем нужно. Вместо того чтобы идти от мозга в гортань напрямую, а в организме человека это расстояние в тридцать с половиной сантиметров, нерв следует окружным путем: спускается в грудную клетку, заворачивается вокруг аорты и артериальной связки, и только затем возвращается обратно наверх (поэтому он и возвратный) к гортани. В итоге длина возвратного гортанного нерва составляет 90 см. У жирафов нерв проходит таким же маршрутом, но при этом спускается сверху донизу длинной шеи жирафа и затем возвращается наверх: расстояние получается на 4,5 м длиннее, чем если бы нерв шел прямым путем! Когда я впервые услышал об этом странном нерве, то с трудом поверил. Желая лично убедиться, что это правда, я собрался с духом, отправился в анатомический театр и впервые увидел вскрытие. Любезный профессор показал мне возвратный гортанный нерв и проследил его маршрут, проведя карандашом вниз к грудной клетке и обратно по шее.

Обходной путь левого возвратного гортанного нерва у человека служит доказательством происхождения от рыбоподобного предка. У рыб шестая жаберная дуга, которая позже становится жабрами, обслуживается шестой дугой аорты. Четвертая ветвь блуждающего нерва проходит за этой дугой. У взрослой рыбы эти структуры остаются частью жаберного аппарата, принося кровь из жабр и осуществляя иннервацию. Однако у млекопитающих часть жаберной дуги развилась в гортань. В ходе этого процесса гортань и гортанный нерв остались соединенными, но шестая жаберная дуга в левой части тела сместилась вниз, в грудную клетку, чтобы превратиться в нефункционирующий рудимент — ligamentum arteriosum, артериальную связку. Поскольку нерв остался за этой дугой, но сохранил соединение с шеей, у него вынужденно развился путь, при котором он спускается в грудную клетку, обвивает аорту и остаток шестой аортальной дуги и затем возвращается наверх в гортань. Окружной путь этого нерва не походит на свидетельство разумного творения, но становится объяснимым только как плод эволюции, происхождения от предков с совсем другим строением тела

Окружной маршрут возвратного гортанного нерва представляет собой не только пример несовершенной конструкции, но также может быть мальадаптивным (вредным) признаком. Избыток длины делает нерв более уязвимым. Например, его можно повредить при ударе в грудь: могут возникнуть затруднения с речью или глотанием. Однако окружной путь возвратного гортанного нерва обретает смысл, если понять, как появился этот нерв. Как и сама аорта у млекопитающих, он происходит из жаберных дуг наших рыбообразных предков. На начальной стадии внутриутробного развития, когда зародыш у всех позвоночных похож на рыбу, нерв спускается сверху вниз вместе с кровеносным сосудом шестой жаберной дуги; это ответвление более крупного блуждающего нерва, который спускается по спине из мозга. У взрослой рыбы нерв остается в этом же положении, соединяя мозг с жабрами и помогая им качать воду.

В ходе эволюции человека кровеносный сосуд из пятой жаберной дуги исчез, а сосуды из четвертой и шестой дуг передвинулись вниз, в будущее туловище, чтобы впоследствии стать аортой и связкой, соединяющей аорту с легочной артерией. Но гортанный нерв, все еще остававшийся за шестой жаберной дугой, должен был сохранять соединение с эмбриональными структурами, которые стали гортанью и остались поблизости к мозгу. По мере того как будущая аорта перемещалась кзади, по направлению к сердцу, гортанный нерв был вынужден тоже перемещаться вместе с ней. Эффективнее для нерва было бы обогнуть аорту, разъединившись и соединившись заново и тем самым следуя более прямым курсом. Но естественный отбор этого не позволил, потому что разъединение и восстановление нерва — шаг, снижающий приспособленность организма. Чтобы угнаться за перемещением аорты кзади, гортанный нерв был вынужден удлиниться и стать возвратным. Этот эволюционный маршрут повторяется и в процессе внутриутробного развития, потому что схема устройства нервов и кровеносных сосудов у зародыша человека поначалу такая же, как и у рыбообразного предка. В конечном итоге неудачная конструкция остается при нас.

Благодаря эволюции воспроизведение рода у человека тоже изобилует конструкторскими недочетами. Вы уже знаете, что опускание мужских яичек, в результате их происхождения от гонад рыбы, приводит к появлению слабых мест в брюшной стенке, которые могут привести к грыжам. У мужчин есть и другие уязвимые места, в частности у них неудачно сконструирован мочеиспускательный канал: так сложилось, что он проходит точно посередине предстательной железы, которая вырабатывает часть спермы. Перефразируя шутку Робина Уильямса, сточная труба проходит напрямую через зону отдыха. У значительной части мужчин в зрелом возрасте развивается аденома предстательной железы, сдавливающая мочеиспускательный канал и превращающая процесс мочеиспускания в пытку. (По-видимому, на протяжении большей части человеческой эволюции эта проблема не стояла так остро, потому что мало кто из мужчин пересекал тридцатилетний рубеж.) Умный конструктор не стал бы пропускать гибкую, подверженную деформациям трубку через предрасположенный к инфекциям и образованию опухолей орган. В ходе эволюции эти органы сформировались именно так потому, что простата у млекопитающих развилась из тканей стенки мочеиспускательного канала.

© Cao Hui

Женщинам в смысле несовершенств конструкции тоже не слишком повезло. В процессе родов ребенок проходит через таз, и до появления современной медицины этот болезненный и трудоемкий процесс убил огромное количество матерей и младенцев. Проблема в том, что, поскольку у нас развился большой мозг, череп младенца стал очень крупным относительно входа в таз, который должен оставаться узким, чтобы человек мог эффективно передвигаться на двух ногах. Такой компромисс приводит к трудности и невероятной болезненности родов. Если бы вы конструировали самку человека, разве вы не изменили бы строение ее половых путей, чтобы родовой канал открывался в нижней части живота, а не проходил через кости таза? Только представьте, насколько легче было бы рожать! Однако люди ведут начало от яйцекладущих или живородящих существ, которые производили потомство через таз и куда менее болезненно, чем мы. Так что мы — заложники собственной эволюционной истории.

И разве разумный творец создал бы маленький промежуток между яичником и фаллопиевой трубой, так что яйцо непременно должно преодолеть это расстояние, прежде чем совершить путешествие по трубе и имплантироваться в матке? Временами оплодотворенному яйцу не удается проделать этот путь благополучно, и оно прикрепляется в брюшной полости. В результате возникает внематочная беременность, которая практически всегда фатальна для ребенка, а без хирургического вмешательства — и для матери. Этот промежуток — наше наследство, полученное от рыбообразных и рептилиеобразных предков, которые откладывали яйца напрямую из яичника во внешнюю среду. Фаллопиева труба представляет собой несовершенный соединительный элемент, потому что развилась позже у млекопитающих как некая дополнительная структура.

Некоторые креационисты возражают, что несовершенная конструкция не может служить аргументом в пользу эволюции. По их мнению, сверхъестественный божественный творец мог, несмотря на свою божественность, создать несовершенные черты. В своей книге «Черный ящик Дарвина» (Darwin’s Black Box) Майкл Бехе, поборник идеи разумного замысла, заявляет, что «черты в строении живых существ, которые поражают нас странностью, Творец мог создать по каким-то своим причинам, например из эстетических соображений или ради разнообразия, чтобы показать свое могущество, или с какими-то практическими целями, которые мы пока не поняли, или по каким-то непостижимым причинам. Или, возможно, без каких-либо причин». Ответ неточный. Да, высший творец вполне мог руководствоваться непостижимыми для нас мотивами. Но особенно неудачные конструкции, которые мы наблюдаем в природе, получают объяснение, только если они произошли от предковых форм. Если божественный творец, создавая биологические виды, все-таки руководствовался какими-то постижимыми причинами, то одна из них наверняка сводилась к тому, чтобы обмануть биологов и придать организмам такой вид, будто они сформировались в ходе эволюции.