Почему люди (или нечто очень похожее) могли быть предопределены появиться на Земле
Американский палеонтолог Стивен Джей Гулд предложил известный мысленный эксперимент: что, если повернуть время вспять до произвольной точки нашей эволюционной истории и запустить часы заново?
Гулд считал, что эволюция пошла бы по совершенно иному пути, и люди никогда бы не появились снова. Он полагал, что эволюция Homo sapiens была настолько редким событием, что, переиграв "ленту жизни" миллион раз, мы не увидели бы ничего подобного. Его рассуждения строились на огромной роли случайных событий в эволюции: от массовых вымираний до генетических мутаций на молекулярном уровне.
Доказательства эволюционной предопределённости
Однако эксперименты эволюционных биологов с микроорганизмами позволяют проверить эти идеи. Бактерии делятся и эволюционируют быстро, и их можно "заморозить во времени", а затем многократно "переигрывать ленту" в пробирке.
Многие исследования показали, что в краткосрочной перспективе эволюция часто следует предсказуемым путям, воспроизводя одни и те же признаки и генетические решения. Например, в долгосрочном эксперименте с 12 независимыми популяциями Escherichia coli, эволюционирующими с 1988 года (более 65 000 поколений), все популяции демонстрируют более высокую приспособленность, скорость роста и размер клеток по сравнению с предком. Это говорит о существовании ограничений на возможные пути эволюции.
На эволюцию действуют направляющие силы:
- Естественный отбор выступает как "направляющая рука", обуздывая хаос случайных мутаций и способствуя закреплению полезных.
- Конвергентная эволюция: неродственные виды в сходных условиях развивают сходные черты (например, крылья и клюв у птерозавров и птиц).
- Генетическая архитектура: не все гены равны. Мутации в "главных переключателях" (master switches) вызывают гораздо более масштабные изменения из-за эффекта домино для контролируемых ими генов, смещая эволюционные исходы.
Роль физических законов
Фундаментальные законы Вселенной также способствуют предсказуемости. Гравитация и другие детерминированные силы, описываемые на больших масштабах теориями Ньютона, создают устойчивые условия. Широкие "правила" эволюции оставались бы неизменными при любом перезапуске: преимущество для организмов, использующих солнечную энергию или атмосферные газы, могло бы предсказуемо привести к знакомым экосистемам.
Однако квантовая механика вносит элемент истинной случайности на уровне атомов и частиц, лишая нас возможности предсказывать будущее с абсолютной точностью.
Аналогия с задачей трёх тел
Проблема в астрономии служит удачной аналогией. Решение задачи трёх тел (Солнце, Земля, Луна), за которую в XVIII веке был предложен приз, показало, что точно предсказать их орбиты невозможно. Малейшая начальная ошибка неизбежно нарастает, внося хаос. Однако Солнце как доминирующее тело диктует орбиты, позволяя сузить возможные позиции до некоторого диапазона.
Так же и направляющие силы эволюции "привязывают" организмы к знакомым маршрутам. Мы не можем точно знать, где окажемся, перемотав время, но пути для эволюционирующих организмов далеко не безграничны. Возможно, люди больше никогда не появятся, но мир, который заменил бы наш, скорее всего, был бы знакомым местом.