профессор, доктор геолого-минераловедческих наук
Великий натуралист и естествоиспытатель Чарльз Дарвин родился 12 февраля 1809 года в маленьком английском городке Шрусбери. Его мать умерла, когда мальчику шел девятый год, но сам Дарвин пишет, что он запомнил только ее бархатное платье. Через год мальчика отдали в классический колледж, где Чарльз оставался до 16 лет. Здесь его заставили зубрить древние языки, историю и географию.
Позже Дарвин вспоминал: «Ничто не могло быть вреднее для развития моего ума, чем колледж. Я заучивал по 40-50 строк Вергилия или Гомера за утренней службой в церкви, но это упражнение было совершенно бесполезным, поскольку все бесследно улетучивалось из моей памяти ровно через сорок восемь часов». Преподаватели считали юношу заурядным, даже ниже среднего уровня. Отец, известный врач, которого Чарльз очень любил, как-то сказал ему: «Ты только и думаешь, что об охоте, собаках и ловле крыс. Ты осрамишь и себя, и всю нашу семью».
Но у мальчика рано проявилась любовь к природе. Он был коллекционером-натуралистом и с увлечением собирал жуков, растения, раковины, монеты, минералы, птичьи яйца, наблюдал за жизнью птиц, занимался химическими опытами вместе со своим братом. Поскольку от обучения в колледже для сына не было никакого толка, отец перевел Чарльза в Эдинбургский университет — изучать медицину. Но и здесь все предметы, за исключением химии, наводили на него тоску.
Через два года отец понял, что сын не хочет наследовать его профессию. Тогда он предложил Чарльзу готовиться в пасторы. Однако Дарвин ухитрился забыть все, чему его учили: латынь и даже греческий алфавит. Кое-как вспомнив классическую школу, Дарвин поступил в Кембридж и пробыл там еще три года, посещая лекции только для вида.
Но Дарвин познакомился со студентами и профессорами, увлекавшимися естественными науками – геологией и зоологией.
Окружающий мир очаровывал впечатлительного юношу. Он с энтузиазмом отправлялся на экскурсии, проходил с рюкзаком более 40 км в день, составил геологическую карту района Шрусбери, собирал своих любимых жуков. Однажды он поймал сразу двух редких жуков, но вдруг увидел третьего, еще более редкого. Не раздумывая, Дарвин сунул жука себе в рот, но тот выпустил едкую жидкость, которая обожгла будущему великому ученому язык.
В одной из геологических экскурсий Дарвин увидел тропическую раковину, которую нашел в карьере рабочий-землекоп. Знакомый профессор-геолог равнодушно сказал, что раковина, конечно, просто выброшена в яму, потому что иначе это было бы истинное несчастье для геологии и перевернуло бы вверх дном последовательность осадочных пород Англии. Этот факт потряс Дарвина, показав ему наглядно, что наука заключается в группировке фактов таким образом, чтобы вывести из них общие законы или заключения.
Только перед выпускными экзаменами Чарльз серьезно занялся алгеброй, геометрией, богословием и занял в списке достойное десятое место. В автобиографии Дарвин пишет: «Время моего пребывания в Кембридже я считаю потерянным и даже хуже, чем потерянным». Однако именно в это время он познакомился с работами великого натуралиста А. Гумбольдта, услышал об эволюционных взглядах Ж. Б. Ламарка и «теории катастроф» Ж. Л. Кювье.
Ему 22 года. Что делать дальше? Быть пастором?.. На примере Дарвина видно, что иногда в судьбе человека все определяет случай.
Неожиданно Дарвин получил письмо от знакомого профессора геологии, который сообщал ему о готовящейся кругосветной экспедиции на корабле «Бигль» («Ищейка»).
Капитану Фиц Рою был нужен хороший натуралист, и профессор рекомендовал Чарльза для участия в путешествии. Чарльз взял «Основы геологии» знаменитого геолога Чарльза Ляйелля и выехал в Лондон, чтобы познакомиться с капитаном Фиц Роем. Но капитану, который был убежденным физиогномистом, не понравился… нос Дарвина. Он считал, что человек с такой формой носа не имеет достаточной решимости и энергии для кругосветного путешествия.
Однако лучшего варианта у капитана не нашлось. Он все-таки взял Чарльза и поселил его в своей каюте. Характер у капитана был тяжелый, жить с ним в одной каюте было нелегко, они часто ссорились. Самая страшная ссора произошла в Бразилии. Фиц Рой вернулся из поместья крупного рабовладельца, который, желая показать гостю прелесть рабской жизни, собрал своих невольников и спросил:
— Довольны ли вы своим положением?.. Хотите ли вы быть свободными?.. На это рабы единодушно ответили:
— Спасибо, хозяин. Мы всем довольны. Свобода нам не нужна.
Дарвин с ехидством спросил, можно ли доверять словам рабов, сказанным в присутствии хозяина. Взбешенный капитан хотел выгнать Дарвина с корабля, но потом извинился, и жизнь продолжалась.
Между прочим, Фиц Рой впоследствии организовал в Англии первую в мире службу прогноза погоды. В 1865 году он покончил жизнь самоубийством, когда один из его прогнозов не оправдался.
Дарвин пишет: «Путешествие на «Бигле» было самым важным событием в моей жизни, определившим всю мою научную деятельность. Но зависело оно от таких ничтожных обстоятельств, как случайная рекомендация, заступничество дяди, форма моего носа». Можно сказать, что сама судьба вела юношу к неведомой цели.
«Бигль» оказался небольшим десятипушечным бригом. Эти корабли моряки называли «гробами», так как они легко переворачивались во время шторма. Задачей путешествия было создание мореходных карт берегов Южной Америки, где тогда находились колонии Англии. В океане Дарвин жестоко страдал от морской болезни и нередко проклинал себя за свое решение.
Но природа Южной Америки его потрясла. В Бразилии и Уругвае он собрал большую коллекцию птиц и пресмыкающихся. В обрыве реки он нашел челюсть огромного ленивца – мегатерия, размером со слона. Почему он вымер совсем недавно? Еще более Дарвин удивился, найдя зуб ископаемой лошади. Дикая американская лошадь! Но ведь лошадей в Америке не было, пока их туда не завезли европейцы.
Кювье учил, что только катастрофы меняют животный мир. А вот Ляйелль утверждал, что облик Земли меняется медленно, постепенно. Если меняются условия жизни, то и живые организмы должны меняться. Впервые у Дарвина появились сомнения в божественном сотворении мира.
Особенно заинтересовали Дарвина Галапагосские (Черепашьи) острова. Они расположены в 700 км к западу от американского берега и состоят из черной базальтовой вулканической лавы с редкой растительностью. Там необычный животный и растительный мир. Крысы и мыши здесь были особые, хотя ясно было, что их предки были когда-то завезены моряками.
Наземные птицы отличались от континентальных: Дарвин описал 25 новых видов, сходных с вьюрками, дроздами и овсянками на континенте. Однако клювы у одних были широкие, толстые, у других – тонкие. Одни питались зернами, другие – насекомыми. Но ясно было, что предок у них один. Огромные галапагосские черепахи весом до 100 кг тоже представляли собой особый вид.
На скалах Дарвин увидел множество крупных ящериц, очень похожих на игуан, распространенных в каменистых степях Южной Америки. Но галапагосские ящерицы имели на лапах перепонки, прекрасно плавали, ныряли и питались водорослями. На скалах для них пищи не было. Это были новые виды.
На разных островах птицы, ящерицы, черепахи различались. Дарвин задумался. Эти голые скалистые острова никогда не соединялись с материком. Их создали подводные вулканы. Расстояние между островами невелико – десятки километров. Но океан глубокий, течение быстрое, связи между животным миром нарушены. Почему животные различаются? Ведь не сотворял же Бог отдельные виды для каждого острова! Изучение фауны Галапагосских островов заставило Дарвина серьезно задуматься над тайной появления новых видов на Земле. Он уже не верил в божественное «Да будет!». Он думал о естественном ходе вещей.
На борт «Бигля» вступил молодой, неуверенный в себе человек, потенциальный священник. Через пять лет с «Бигля» сошел мыслитель, твердо уверенный в том, что «все существующие формы жизни произошли путем обычного зарождения от форм, существовавших прежде».
Сначала Дарвин видел ответ на возникновение новых видов в практической деятельности человека. Человек быстро создает новые виды лошадей, кур, овец, собак, растений путем искусственного отбора. При этом человек не только отбирает лучших, но и уничтожает тех, которые не отвечают его вкусам и нуждам.
А как же в естественных условиях? Кто отбирает лучших? Очевидно, что выживает более приспособленный к условиям жизни, к окружающей среде. Отбор происходит сам собой, естественным путем. В природе работает естественный отбор. Главной причиной изменчивости организмов Дарвин считал изменение окружающей среды. Мы сейчас скажем, что изменение экосистемы заставляет организмы адаптироваться, приспосабливаться к новым условиям.
Дарвин приводит примеры: в жарких странах обычная капуста не имеет кочана и дает ствол высотой до 5 метров. В северных странах многие растения становятся карликовыми. Действительно, весь север Сибири зарос непроходимым стелющимся кедром, а в тундре растет карликовая березка. Мать-и-мачеха растет только на глинистой почве, а кошачья лапка – только на песчаной. Если в почве много бора, растения вырастают огромными. Вулканические туфы богаты бором, и поэтому растения на Камчатке, стране вулканов, достигают небывалых размеров.
Таким образом, происхождение видов нашло свое объяснение. Но Дарвин долго и мучительно размышлял о том, как ему опубликовать свои выводы, чтобы не вступать в противоречие с Библией.
Неожиданно в 1858 году Дарвин получил от английского натуралиста Уоллеса, работавшего на Малайском архипелаге, очерк под названием «О стремлении разновидностей бесконечно удаляться от первоначального типа». Уоллес излагал мысли, аналогичные выводам Дарвина. Дарвина опередили?
По совету друзей Дарвин коротко изложил свои мысли в статье, которая вместе с очерком Уоллеса была опубликована в трудах Линнеевского общества. Обе работы не были замечены, лишь один профессор написал критический отзыв, в котором заметил, что все новое в статьях неверно, а все верное – не ново. В 1859 году Дарвин выпустил небольшую книгу под названием «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение пород в борьбе за жизнь». Книга была раскуплена в один день. Одни сравнивали книгу со вспышкой молнии, которая освещает ночью заблудившемуся человеку дорогу. Другие считали, что это бомба, брошенная в лагерь противника.
Учение Дарвина подрывало основы религии. Французские ученые отнеслись к теории с высокомерным презрением, немецкие отчеканили свинцовую медаль, где Дарвин был изображен с ослиными ушами. Старый друг прислал письмо и подписался: «Ныне – один из потомков обезьяны, в прошлом – ваш друг». Католические священники создали академию для борьбы с эволюционным учением, которое они назвали «скотской философией». Дарвин был огорчен, но не отвечал на брань и презрение коллег по науке.
Однако сразу проявились и сторонники. Основоположник науки экологии, немецкий биолог Э. Геккель написал, что эта гениальная книга сняла завесу с его глаз. Английский геолог профессор Гексли был готов «взойти на костер» за идеи Дарвина. Ф. Энгельс отметил, что Дарвин нанес сильнейший удар идеалистическим представлениям о природе, доказав, что современный органический мир является продуктом исторического развития, длившегося миллионы лет. В России литературный критик Д. И. Писарев назвал Дарвина гениальным мыслителем и удивлялся, как он сам не додумался до таких ясных выводов.
Дарвин вошел в мир науки как мыслитель нового типа. Средневековый ученый-богослов на основе штудирования Библии говорил: «Мир совершенен, потому что Бог создал его совершенным». Дарвин на основе массы реальных фактов, сказал: «Мир совершенен, потому что все несовершенное погибает в борьбе, которая повсеместно происходит в природе».
В наше время расшифровка генома дает новые подтверждения теории Дарвина. Например, в холодных водах океана вокруг Антарктиды водятся так называемые ледяные рыбы. Они прозрачны: их кровь не содержит эритроцитов. Однако в геноме этих рыб имеется реликт генетического «ключа», ответственного за создание эритроцитов. В процессе естественного отбора в условиях оледенения Антарктиды выжили лишь те особи, которые при мутации уменьшили вязкость крови.
Известно, что в Африке в районах распространения смертоносной малярии у негров в крови разиваются деформированные серповидные эритроциты. Малярийные паразиты не уничтожают их, и местные племена выживают там, где обычному человеку грозит гибель.
Противники Дарвина в наше время спрашивают: а почему эволюция имеет направленность – от простого к сложному? В самом деле, как из простейших одноклеточных архейской эры «выросли» млекопитающие и человек? Ведь здравый смысл и законы физики говорят, что «само собой» все только разрушается и упрощается: из обломков сам собой никогда не соберется самолет, а вот обратных примеров предостаточно.
Вопрос этот поставлен некорректно. Для сравнения обратимся сначала к миру минералов. Кристаллы минералов — это природные ионные постройки, возникающие из хаоса в ряду температурной эволюции: сначала из расплавленной магмы, потом — из водных растворов. Физико-химические условия среды влияют на комбинации ионов в кристаллической решетке. Симметрично повторяющийся рисунок определяет размеры кристаллических решеток. Оказывается, что простейшие решетки возникают из расплава при высоких температурах. Далее эволюция кристаллизации идет самопроизвольно и направленно: от простого к сложному. Чужая воля здесь не нужна. Ионы сами «знают» как энергетически выгодно следует объединяться.
Завершают минералообразование самые сложные структуры. При низких температурах из воды образуются рыхлые кольцевые и винтовые структуры цеолитов. Эти пористые «дырявые» минералы обладают огромными элементарными ячейками, включающими сотни ионов. У них появляется некоторое сходство с живыми организмами: из раствора они легко забирают или отдают катионы, поглощают воду, нефть, газы.
В живом мире подсказку процессу эволюции дает палеонтология. В древнейших осадочных глинистых породах архея с возрастом 3,2 миллиарда лет уже в изобилии присутствует органическое вещество. Оно осталось от простейших организмов типа бактерий-прокариотов, т. е. примитивных безъядерных клеток. Эти клетки хранили простейшие молекулы ДНК и РНК, которые возникли на границе древнейшей атмосферы и гидросферы в системе элементов С-Н-О-N. Этих четырех элементов было достаточно, чтобы самопроизвольно закрутить структуру двойной ленты — спирали жизни.
Изотопный анализ углерода и серы показывает, что в породах моложе трех миллиардов лет происходит характерное для живого вещества разделение тяжелых и легких изотопов этих элементов. При наличии свободного кислорода атмосферы в первичном океане произошло грандиозное отложение оксидов железа, образующих огромные месторождения железистых кварцитов архея и протерозоя.
Эволюция в древнейшем океане идет на разных уровнях – возникают более сложные бактерии-эукариоты с ядерными клетками. Бактерии объединяются в макроструктуры — сине-зеленые водоросли и губки. За этими процессами, видимо, стоит симбиоз, облегчение питания и размножения.
В осадочных породах протерозоя с возрастом два миллиарда лет уже встречаются отпечатки медуз и следы ползания червей. Анализ древнейшей протерозойской нефти с возрастом 635-713 миллионов лет выявил органическое вещество – 24-изопропил-холетон, характерный биомаркер, который создают только губки. Видимо, роль губок была в то время очень велика.
Тем не менее, загадкой эволюции остается тот факт, что в течение почти трех миллиардов лет жизнь на Земле развивалась очень медленно. За это огромное время она усложнилась лишь до медуз и червей. В архее-протерозое осадочные породы содержат рассеянное органическое вещество (от губок, водорослей, бактерий). Но геолог обычно не видит в них никаких отпечатков. Однако когда на протерозойские породы ложатся нижнепалеозойские – кембрийские осадки, наблюдается настоящий взрыв жизни! В изобилии встречаются археоциаты, похожие на бокалы; трилобиты, напоминающие огромных мокриц, раковины, водоросли. И все это вдруг, сразу, без переходных форм.
Я думаю, что возможный ответ заключается в результатах изотопного анализа кислорода в кремнях, сгустках кремнезема в осадочных породах. Оказывается, что в архее температура океана была очень высокой – до 70 градусов С. Очевидно, что в такой горячей воде белок сворачивается и высокоорганизованная жизнь невозможна. Для протерозоя температура океана также высокая – 52 градусов. Наверное, черви и медузы обитали в каких-то заливах с более холодной водой. Зато в кембрии она вполне приемлема – 34 градуса, в каменноугольном периоде – 20, в пермском периоде 17 градусов. Похоже, что снижение температуры океана коррелируется с усложнением форм жизни.
Настоящее открытие Дарвина – роль окружающей среды в эволюции жизни – мы начинаем понимать только сейчас. Действительно, изменение форм за счет адаптации или приспособления происходит лишь при изменении экосистемы, т. е. внешней среды. Если же организмы находятся в равновесии с экосистемой то они не меняются. Например, два миллиарда лет назад возникли медузы и черви. Они с тех пор не изменились, поскольку не изменилась экосистема, в которой они живут. 400 миллионов лет назад возникли акулы: они находятся в равновесии с системой океана и эволюционировать им не нужно. Им хорошо, а от добра добра не ищут.
Возможно, что если бы на Землю 65 миллионов лет назад не упал гигантский астероид и не изменил бы всю экосистему планеты Земля, то динозавры и сейчас прекрасно жили бы в теплом оранжерейном климате мезозойской эры и без всяких людей. Но удар из Космоса резко нарушил внешние условия: стало холоднее, динозавры быстро вымерли, им на смену пришли более жизнестойкие млекопитающие.
В их числе были какие-то мелкие, похожие на крыс животные, захватившие деревья, сформировавшие лемуров, а затем обезьян. И здесь надо вспомнить пророческие слова Дарвина из книги «Происхождение человека», написанной в 1871 году: «Человек произошел от четвероногого, покрытого волосами, имевшего хвост и остроконечные уши, которое, вероятно, обитало на деревьях».
Противники Дарвина обычно задают невежественный вопрос: а почему современные обезьяны не превращаются в человека? Они забывают, что эволюция организмов идет лишь при изменении экосистем. Сейчас появились многочисленные данные о древнейших предках человека, живших в Африке 4,5 миллиона лет назад. Но они появились лишь тогда, когда экосистема «джунгли» стала сменяться экосистемой «саванна». Возможно, что саванну «создали» гигантские вымершие млекопитающие типа мегатериев и мастодонтов, валившие деревья, чтобы съесть листву.
Обезьяны разделились на две группы: одни остались на деревьях, где им, безусловно, было очень комфортно и в смысле пищи, и в смысле безопасности. Другие были оттеснены в саванны — степи с одинокими деревьями. Чтобы овладеть этой новой экосистемой, предки человека были вынуждены научиться ходить на задних лапах, из травоядных превратиться в хищников, заняться совместной охотой на обезьян, научиться изготовлять примитивные каменные орудия. Именно такую картину рисуют американские исследователи семьи Лики, которые десятки лет работали в юго-восточной Африке, в ущелье Олдувэй.
Это ущелье рассекает глинисто-песчаные, с прослоями вулканического туфа, озерно-болотные отложения. Именно в них были сначала найдены грубо оббитые и заостренные речные гальки, названные «галечниковой культурой». Направленные поиски создателей этих орудий позволили обнаружить черепа и скелеты не обезьяны, но и не человека, ростом 1,2 метра, с аномально большим черепом (более 700 куб. см). Это существо было названо «хомо хабилис» — «человек умелый».
На прослоях туфа отпечатались следы этого существа, похожие на детскую ступню, с пяткой и по-человечески выгнутой стопой. Здесь же были найдены черепа «отсталых» обезьян, которые практически не отличались от современных. Их черепа были пробиты каменными орудиями, чтобы полакомиться мозгом, как это делают и сейчас гурманы в Китае.
В дальнейшем хабилисы были найдены в Эфиопии, Европе, Грузии. Жили они долго – в интервале от 4,5 до 1 миллиона лет назад. Более поздних находок нет. Возможно, хабилисов 600 тысяч лет назад сменили неандертальцы с их огромным мозгом (1600 куб. см), превышающим по объему мозг современного человека. Неандертальца сменил кроманьонец, человек современного типа. Древнейшие находки скелетов кроманьонцев насчитывают 40 тысяч лет. Однако по генетическим данным, они появились 140 тысяч лет назад также в Африке.
Итак, Дарвин, имея относительно мало фактов, гениально угадал направление эволюции. Не желая того, этот «эволюционист» произвел революцию в умах людей. Сам он тоже изменился. В втобиографии Дарвин пишет: «До тридцати лет я очень любил поэзию, живопись, музыку. Но вот уже несколько лет, как не могу вынести ни одной стихотворной строки. Пробовал читать Шекспира, но он показался мне скучным до тошноты. К живописи и музыке я тоже охладел. Между тем романы для меня – самый лучший отдых и большое развлечение, особенно если они счастливо заканчиваются. Я издал бы закон против романов с несчастным концом!
Эта потеря высших эстетических вкусов тем более удивительна, что исторические сочинения, биографии, путешествия, статьи продолжают меня интересовать. Ум мой превратился в какой-то механизм, перемалывающий факты в общие законы.
Если б мне пришлось во второй раз пережить свою жизнь, я бы поставил себе за правило хоть раз в неделю читать стихи и слушать музыку. Таким образом, все клеточки моего мозга сохранили бы живучесть. Атрофия художественных вкусов влечет за собой утрату известной доли счастья. А может быть и вредно отражается на умственных способностях…
Я не обладаю ни быстротой соображения, ни остроумием. Зато я превосхожу большинство людей своим умением замечать те факты, которые обычно ускользают от многих, и с большим вниманием наблюдать за ними… Удивительно, что при таких средних способностях я все же мог оказать значительное влияние на взгляды людей науки по некоторым важным вопросам».
В последние годы жизни Дарвин чувствовал себя плохо: не мог ходить, все его утомляло. В ночь на 18 апреля 1882 года у Дарвина случился сердечный припадок, он потерял сознание, а, придя в себя, разбудил жену и тихо сказал: «Я совсем не боюсь умереть».
Это были его последние слова. 19 апреля 1882 года Дарвина не стало. Его похоронили в Лондоне, рядом с могилой Ньютона в Вестминстерском аббатстве – усыпальнице великих людей Великобритании.
