ГЛАВА 5

Создавая живые организмы
Тела и умы инопланетян

Писать о правдоподобных инопланетянах, которые по сути неотличимы от человеческих существ, вполне возможно. В конце концов, мы – это единственный тип разумных существ, о возможности существования которого нам известно. Однако мы также знаем, что мы эволюционировали, чтобы соответствовать определённым условиям, встречающимся лишь на одной планете, и о том, что изменение значений каких-либо характеристик в астрономическом описании планеты может кардинально изменить условия на её поверхности. Поскольку планета описывается множеством параметров, и каждый из них может меняться в широком диапазоне, планеты в любой галактике должны предоставлять большое разнообразие условий для жизни. Нам не следует ожидать, что на слишком многих из них возникнут формы жизни, которые очень похожи на нас. Или всё же следует?

КОНВЕРГЕНТНАЯ ЭВОЛЮЦИЯ
В майском и июньском номерах журнала Astounding за 1939 год в своей статье («Дизайн для жизни») в двух частях Л. Спрэг де Камп взглянул на жизнь с инженерной точки зрения, рассуждая не только о том, как развивалась жизнь на Земле, но и о том, что приходится делать живым существам, и какие инженерные принципы определяют, каким образом они могут это сделать. Он пришёл к выводу, что некое разумное существо, эволюционировавшее на какой-то планете, более или менее похожей на Землю, с некоторой степенью вероятности будет хотя бы отдалённо человекоподобным. В свете более поздних знаний некоторым из его предположений требуется небольшой пересмотр, но большая часть его рассуждений на удивление хорошо подтверждается более чем пятьдесят лет спустя. Может быть, нам действительно стоит ожидать, что многие разумные инопланетяне, по крайней мере, с землеподобных планет, будут похожими на нас? Или это очередной случай, когда на вывод влияет тот факт, что рассуждающий об этом сам оказался именно той формы, которую он считает наиболее правдоподобной?
Моё личное предположение таково: здесь есть и то, и другое. Вероятно, тот факт, что мы провели всю свою жизнь на планете, где «люди нашего типа» появились в ходе эволюции и стали доминирующим видом, действительно затрудняет нам видение альтернативных возможностей, которые могли бы существовать вне Земли. С другой стороны, де Камп совершенно прав в том, что есть некоторые веские причины полагать, что сходные условия приведут к появлению сходных форм жизни.
Первая из таких линий рассуждений – это эмпирическое наблюдение того, что практически именно так и случалось раз за разом в сильно удалённых друг от друга, но похожих средах на Земле. Биологи называют это конвергентной эволюцией: два независимых эволюционных пути, которые ведут к конечным точкам, выглядящим похожими друг на друга. Де Камп приводит в качестве примера крупных плавающих животных. В наши дни существует множество таких живых существ, а раньше их было ещё больше. Они принадлежат к совершенно разным эволюционным линиям – рыбам, рептилиям, птицам, млекопитающим, – но все они обладают схожими обтекаемыми формами тела.
Сходство становится ещё более поразительным, если разделить «пловцов» на подклассы в зависимости от того, каким образом они плавают – например, все «галанщики»* типа морских свиней, ихтиозавров, меч-рыбы и акул, плавают, шевеля плавником в задней части тела, и при этом рулят и стабилизируют положение при помощи других плавников. Де Камп выделяет три таких способа плавания и указывает, что практически все крупные водные животные используют один из них и обладают общим типом формы тела, соответствующим этому способу.

Подобных примеров великое множество; иногда здесь участвуют целые комплексы признаков, которые могут быть явно взаимосвязанными, а могут и не быть. В Южной Америке есть семейство птиц под названием якамары; в Африке есть другое семейство, называемое щурками. Несмотря на то, что эти два семейства эволюционировали независимо друг от друга*, они обладают целым рядом выраженных черт сходства, как во внешности, так и в поведении (оба вида птиц ловят насекомых в полёте и забивают их насмерть ударами об ветки), поэтому неподготовленному и не особенно интересующемуся этим вопросом наблюдателю они, вероятно, покажутся родственниками.

Почему так должно быть? Почему все многочисленные животные, которым приходится перемещать массивное тело в воде, должны делать это всего лишь несколькими способами? Почему обитающие вдали друг от друга семейства птиц должны выглядеть и вести себя одинаково во многих отношениях?
В случае с якамарами я не знаю ответа. Мне не ясно, почему должно существовать так много параллелей. Почему, например, тот тип окраски, который благоприятствует щуркам и якамарам, так часто идёт в связке с их образом жизни? Вероятно, существует такая причина, которая просто не приходила мне в голову; якамары, щурки и, вполне возможно, некоторые люди, которые написали о них докторские диссертации, знают о том, чем они занимаются, больше, чем я.
Случай с плавающими животными менее замысловатый; он подводит нас к другой линии рассуждений, которая подтверждает ожидание того, что сходные условия порождают сходные формы жизни. Первой линией было простое наблюдение того, что конвергентная эволюция действительно имеет место. А вторая – это причина, по которой она должна происходить: в ходе эволюции жизнь подчиняется тем же инженерным принципам, что и любая машина, сконструированная человеком.
Эволюция – это не самый лучший инженер; она зависит от метода проб и ошибок гораздо сильнее, чем было бы позволено какому-нибудь инженеру из числа людей. Но конечное требование в обоих случаях одно и то же: результат должен работать. Он не обязательно должен работать идеально – просто достаточно хорошо, чтобы успешно конкурировать с чем-либо по соседству. Несомненно, вы с болью осознаёте, что это справедливо и в отношении промышленного дизайна: сколько продуктов из тех, что вы покупаете, представляют собой действительно оптимальные дизайн и конструкцию? В отношении эволюции это особенно справедливо. Организму, который уже может использовать доступный источник пищи успешнее, чем кто-то ещё, кто пытается это сделать, нет необходимости делать это ещё лучше. (На самом деле эта способность в итоге может превратиться в его эволюционный недостаток. Если он эксплуатирует свои ресурсы слишком успешно, то он может уничтожить весь их запас, а значит, и самого себя. Ярким примером этого может стать наш собственный вид, если не будет вести себя более осмотрительно.)
Кроме того, из-за того, что эволюция протекает так медленно, в её реакциях на изменения окружающей среды всегда существует «отставание фазы». В начале ледникового периода многие живые организмы будут бороться за выживание при помощи экипировки, предназначенной для более тёплых условий. Если ледниковый период будет достаточно долгим, со временем эволюция может породить флору и фауну, хорошо приспособленную к холоду, но в дальнейшем, когда ледниковый период закончится, они окажутся плохо приспособленными к теплу.
И эволюция, и инженерия будут стремиться создавать устройства (особым случаем которых являются живые организмы), которые, как минимум, достаточно хорошо делают ту работу, для которой они предназначены. Те, у кого это не получается, будут вытеснены другими, кто больше преуспел в этом; эволюция и инженеры постоянно испытывают новые конструкции. Будет ли работать конструкция, или нет, определяют те же самые физические принципы, которые управляют всем остальным в физической вселенной. Например, животные, которые ведут плавающий образ жизни, должны уметь быстро перемещаться по воде, не затрачивая слишком много энергии. У морской свиньи в форме морской свиньи это получится; у прямоугольного блока – нет. Так что вы не встретите прямоугольных пловцов, но обнаружите много обтекаемых.*

В качестве примера того, насколько глубокое влияние оказывает на жизнь инженерный принцип, давайте рассмотрим один особенно важный принцип и некоторые из его биологических последствий.**

ЗАКОН КВАДРАТА-КУБА
Если вы увеличиваете (или уменьшаете) линейные размеры какого-то объекта в определённое количество раз, то любая площадь, связанная с ним, увеличивается или уменьшается в это количество раз, взятое в квадрате, тогда как его объём увеличивается или уменьшается в это количество раз в кубе. Например, если вы возьмёте стеклянную сферу диаметром в один сантиметр, то у сферы из того же стекла диаметром в два сантиметра площадь поверхности будет больше в четыре раза, а объём – в восемь раз.
Само по себе это может показаться просто чем-то любопытным, но практические последствия этого для жизни довольно глубоки. Применительно к сфере всё, что пропорционально площади, также изменится на линейный масштабный коэффициент, взятый в квадрате, а всё, что пропорционально объёму, изменится на масштабный коэффициент в кубе. Например, количество краски, нужное для покраски двухсантиметровой сферы, будет в четыре раза больше, чем для сантиметровой, но двухсантиметровая сфера весит в восемь раз больше, чем сантиметровая.
Многие величины, важные для жизни, представлены связанными парами, одна из которых пропорциональна квадрату, а другая – кубу линейных размеров. Поскольку при изменении размера две величины в этой паре изменяются не в одинаковое количество раз, вы не сможете просто произвольно изменять размер организма, сохраняя всё остальное неизменным.
Рассмотрим, например, массу тела и силу. Люди часто удивляются тому, что некоторые насекомые могут совершать прыжки, во много раз превышающие длину своего тела, но мы тоже смогли бы это, если бы нас уменьшили до размеров насекомого. Рост мужчины может составлять 180 см, а длина сверчка – 1,8 см. Человек ростом 1,8 см, то есть, уменьшенный в сто раз, но в остальном сложенный в точности как обычный человек, обладал бы силой в одну десятитысячную (пропорциональной площади поперечного сечения мышц и костей рук и ног), но весом всего лишь в одну миллионную (пропорционально общему объёму) от исходного. Таким образом, он обладал бы в сто раз большей силой, доступной для подъёма каждого грамма его тела, и он, естественно, смог бы прыгнуть гораздо дальше.
Разумеется, если бы он вообще смог жить. К несчастью для нашего потенциального лилипута, сила и вес – это не единственные вещи, на которые влияют изменение размеров и закон квадрата-куба. Уменьшение объёма и, следовательно, массы тела в миллион раз означает, что нужно будет снабжать пищей и кислородом гораздо меньший объём биомассы; но это также означает, что скорость потери тепла за счёт его излучения с кожи снижается лишь в десять тысяч раз. Таким образом, каждый грамм этого маленького тела теряет тепло в сто раз быстрее, чем каждый грамм тела взрослого человека. Поскольку для функционирования организма как человеческого существа требуется поддержание постоянной температуры 37°C, малышу, при прочих равных условиях, в пересчёте на один грамм придётся питаться и дышать в сто раз интенсивнее, чем вам или мне. Мы могли бы съедать за день одну пятидесятую часть веса своего тела; уменьшенным в сто раз, нам пришлось бы съедать вдвое больше собственного веса – и соответствующим образом ускорить частоту дыхания и пульса, чтобы получить достаточное количество кислорода для окисления всей этой пищи. Вот причина того, что у мышей, землероек и певчих птиц такая высокая скорость обмена веществ («есть как птичка» – это совсем не то, что мы имеем в виду в разговорной речи!), и ещё того, почему вы не найдёте теплокровных существ значительно меньшего размера, чем они.
Существуют и другие проблемы. Люди состоят из очень большого числа очень маленьких клеток. Если вы попытаетесь уменьшить кого-то, сделав все его линейные размеры в сто раз меньше, это означает, что каждая клетка будет уменьшена в такое же число раз. Поскольку ни одна клетка на Земле и близко не имеет таких размеров – все клетки на Земле различаются по массе всего лишь в рамках примерно одного порядка, – нам стоит догадаться, что из материалов, используемых земной жизнью, клетки требуемой сложности нельзя будет сделать такими маленькими. Таким образом, у нашего крошечного человечка было бы гораздо меньше клеток всех типов, в том числе нервных клеток. Поскольку разум зависит от наличия большого количества нервных клеток и множества связей между ними, у маленького человечка не могло бы быть ничего подобного человеческому разуму.
Раз уж мы заговорили о клетках, то что же говорит нам закон квадрата-куба о возможности существования очень крупных одноклеточных существ вроде «гигантских амёб», которых, взбесившихся, иногда можно встретить в ранней научной фантастике? Их перспективы не слишком хороши. Клетка – это, по сути, мешочек с жидкостью. Сделайте его очень большим, и мембрана больше не сможет служить опорой содержимому. В лучшем случае такое существо расползётся по сторонам, фактически не способное к движению; в худшем – клеточная стенка разорвётся, и содержимое растечётся лужей. Таким образом, мы можем ожидать, что макроскопические формы жизни будут многоклеточными, где бы они ни встречались. (Если только сама окружающая среда не выступит в качестве опоры – см. статью Уильяма П. Джейкобса об исключении в океанах Земли.)
А пока вернемся к тому насекомому… Что вы думаете о клише из фильмов ужасов – о насекомых или пауках размером с лошадь или танк, которые сеют хаос в некоей местности? Человек размером с насекомое мог бы добиться великолепных спортивных достижений, но в обратную сторону это тоже работает. Насекомое размером с человека не смогло бы даже встать на ноги. Увеличьте его линейные размеры в сто раз – и его ноги смогут выдерживать в десять тысяч раз больший вес. Только вот сам вес нового насекомого будет больше в миллион раз. Здесь также появляются дополнительные проблемы. Многие насекомые обладают чрезвычайно простой дыхательной системой, состоящей из небольшого числа трубочек, по которым кислород поступает к тканям, где он необходим, а углекислый газ выводится наружу. Такая система не может достаточно быстро подавать кислород и удалять углекислый газ в случае организма, который значительно превышает по размеру известных нам насекомых, – то есть, крупнее нескольких дюймов.
Конечно, существуют особые способы, при помощи которых вы могли бы обойти некоторые из этих проблем. Вы не сможете просто увеличить насекомое в сто раз, ничего не меняя, но это не означает, что у вас не может быть чего-то насекомоподобного такого размера. Это просто означает, что, если вы собираетесь это сделать, вам придется вносить и другие изменения, чтобы компенсировать возникающие трудности.
Проблему прочности можно было бы преодолеть, изготовив «насекомое» из более крепкого материала – материала с гораздо более высоким отношением прочности к массе, чем у настоящих насекомых. Чтобы сделать этот момент произведения правдоподобным, вам придётся представить себе, каким образом в вашем мире смогли появиться превосходные материалы, которые не были созданы на Земле за четыре миллиарда лет эволюции, или же предположить, что ваши насекомые – это искусственные творения технологически развитой цивилизации, которая добилась больших успехов в материаловедении.
Проблему с дыханием вы могли бы решить, предположив, что при внешнем сходстве внутреннее строение сильно отличается. Гораздо большего успеха можно было бы достичь при использовании лёгких или жабр для аэрации очень большой поверхности, и сердца – для циркуляции газов к клеткам и от них посредством перекачиваемой им крови. На некоторых доисторических болотах водились стрекозы, которые были гораздо крупнее, чем любой из их современных сородичей, но они избегали разного рода проблем лишь потому, что воздух в те времена был более плотным.*

Это небольшое обсуждение закона квадрата-куба послужило хорошей иллюстрацией того, как простой физический принцип может иметь далеко идущие последствия для каждого из аспектов жизни. В данном случае всё сводится к тому, что для какой-то одной определённой цели могут подходить различные механизмы, но каждый из них хорошо работает только в определённом размерном диапазоне. Как писателю-фантасту вам будут интересны все виды жизни, поскольку в любом из созданных вами миров будет существовать множество экологических ниш, которые необходимо заполнить. Однако вы, вероятно, будете проявлять особый интерес к разумным формам; поэтому, прежде чем изучать проблемы, которые должна решать какая-то жизнь, и различные средства, которые могут использоваться для их решения, мы должны рассмотреть некоторые особые требования, предъявляемые к разумной жизни.

РАЗУМ И ЕГО АЛЬТЕРНАТИВЫ
Самым основным специальным требованием к разумному виду является нервная система достаточных размеров и сложности, что, в свою очередь, накладывает некоторые ограничения на возможные размеры разумного организма. Природа разума предъявляет ряд иных требований или, как минимум, основополагающих положений, так что сейчас самое подходящее время поразмыслить над такими вопросами: что такое разум и почему кому-то будет нужно его развивать?
Разум – это, как выразился Л. Спрэг де Камп, «досадно расплывчатый термин», и писатель-фантаст, вероятно, не захотел бы использовать его иным образом. Одна из интересных вещей, которые мы можем сделать в данной сфере, – это порассуждать о различных видах разума и о различных способах его возникновения. (Необычный вымышленный подход к последнему см. в «Блефе» Гарри Тёртлдава.) Поэтому мы не хотели бы ограничиваться слишком узким определением.
Нам не нужно заглядывать далеко, чтобы увидеть, что прямо здесь, на Земле, и даже внутри нашего собственного вида существует разум различного рода. Мы все знали людей, которые были хороши в математике, но не умели грамотно писать, или которые писали замечательные стихи, но не могли свести баланс чековой книжки. Когда я преподавал физику в небольшом колледже, то наблюдал удивительные различия даже в том, как разные студенты думали над решением одних и тех же задачах по физике.
Тем не менее, нам понадобится хотя бы приблизительное определение разума, и для этого было бы полезно привести несколько примеров того, что мы назвали бы как-то по-другому. Давайте определим разум как нечто включающее одну или обе следующих способности: способность к обучению на собственном опыте и способность к абстрактным рассуждениям. Первую из них в порядке альтернативы можно рассматривать как формирование условных рефлексов в ответ на новые стимулы, а вторую – как способность думать о вещах, которых нет, и делать выводы, которые можно правильно применить, когда эти вещи в наличии.
У кого-то может возникнуть соблазн учитывать в качестве аспектов разума множество других вещей вроде самосознания и эмоций. По крайней мере, на данный момент давайте относиться к ним не как к необходимым ингредиентам, а как к особым качествам, которые могут быть присущи определённому разуму. Попытка представить себе типы разума, которые лишены одного или обоих этих компонентов, может оказаться интересным научно-фантастическим упражнением. Эммет Макдауэлл представил себе расу, лишённую эмоций (и обнаружил в этом эволюционное преимущество), в книге «Остров под вуалью» (“Veiled Island”). Современная научная фантастика, подстёгиваемая реальными исследованиями в области искусственного интеллекта, выдумала множество компьютерных программ, которые достигают стадии самосознания, но можете ли вы представить себе разум, который её не достиг, т. е., который воспринимает с позиции разума всё в своём окружении, но лишён представления о себе как о самостоятельном игроке?
Разум – это, в сущности, способ принятия организмом решений о том, что делать для выполнения повседневных задач по выживанию. Для большинства организмов эти задачи в основном распределяются по двум категориям: как добыть пищу и как избежать превращения в пищу для кого-то другого. Для существа, живущего исключительно на одном месте, например, для одуванчика или устрицы, эти задачи просты. Одуванчик просто впитывает солнечный свет и питательные вещества из почвы; устрица открывает свою раковину, позволяя течениям приносить ей пищу, когда ей ничего не угрожает, и закрывает свою раковину, когда чувствует, что кто-то может её съесть. Ни одна из этих стратегий не является полностью успешной; некоторых особей обоих разновидностей всё же съедают, но их виды выживают благодаря появлению на свет множества особей. Разум не представлял бы особой ценности ни для одуванчика, ни для устрицы, поскольку никто из них не способен делать ничего отличного от их повседневной жизни.
Тот, кто способен разобраться с угрозами или возможностями, получает преимущество; поэтому многие организмы, в основном животные, выработали способность передвигаться. Кролик может убежать от лисы; лиса может наброситься на кролика, если ей удастся подкрасться достаточно близко.
Существу, способному передвигаться, нужно каким-то образом решать, когда нужно это делать, насколько далеко, в каком направлении и с какой скоростью. В случае большинства подвижных животных решения основаны на инстинкте, который является более простым видом программирования по сравнению с разумом. Инстинкт можно рассматривать как «вшитое» программирование, встроенное прямо в организм, действующее с рождения и не подлежащее изменению. Например, детёныш змеи может постоять за себя с момента своего рождения или вылупления. Он пьёт, ловит и поедает мелких животных и спасается бегством, когда его преследуют, – точно так же, как это делает взрослая особь его вида. В случае таких существ, которые живут простой, неизменной жизнью, инстинкт работает прекрасно, и чрезвычайно сложная нервная система не требуется.
Следующий шаг – это «умственные способности 1-го типа», или способность формировать условные рефлексы. Это может, например, позволить корове научиться избегать электрического ограждения после нескольких ударов током, даже если до недавнего времени коровы ни разу не сталкивались с электрическими ограждениями, и потому не имеют встроенных инстинктов, позволяющих взаимодействовать с ними. Люди склонны считать это «примитивной» форме разума, характерной для более «низших» животных, чем они сами, однако тоже её используют. Обучение вождению машины или игре на пианино – это в значительной степени вопрос условных рефлексов. Новичку приходится думать над каждым движением, и он совершает его неуклюже, тогда как старый профессионал совершает их автоматически и гораздо плавнее.
Однако «умственные способности 2-го типа», или абстрактное мышление, – это то, что мы считаем наиболее характерным и несомненно присущим человеку. (До недавнего времени многие из нас довольно высокомерно, если не наивно, утверждали, что это свойство совершенно уникально для людей, но стало трудно отрицать, что оно также присуще, как минимум, нескольким другим видам вроде шимпанзе и дельфинов.) Умственные способности такого рода наделяют способностью к адаптации, позволяя обладающим ими существам находить решения проблем, с которыми ни они, ни их предки никогда раньше не сталкивались. Таким образом, у разумного существа больше шансов пережить изменение климата или расширить свой ареал до регионов, к которым оно не приспособлено физически. Наши собственные предки продемонстрировали обе эти способности.
У организмов находится мало эволюционных стимулов для развития способностей, особенно таких, которые требуют сложного физического оснащения, если только эти способности не повышают в значительной степени их возможности выживания. Очевидно, что разум в большей степени пригодится животному, которое передвигается в среде, создающей множество разнообразных трудностей. Де Камп считал, что вероятность его появления на суше гораздо выше, чем в океанах; он считал океаны слишком однообразной средой, чтобы обеспечить достаточный стимул. (Если китообразные [киты и дельфины] так сообразительны, как мы видим, это можно объяснить теми успехами, которых они добились, когда их предки жили на суше, что, по-видимому, имело место на протяжении довольно долгого времени. Разумеется, это не объясняет осьминога, который также демонстрирует значительную сообразительность...) В случае с нашими собственными отдалёнными предками, вероятно, помог опыт жизни на деревьях.
Поскольку эволюция происходит путём развития уже имеющихся особенностей, либо путём их модификации, либо путём добавления новых, обладатели абстрактного разума могут также нести в себе остатки более ранних типов программирования вроде инстинктов. (См. «Драконы Эдема» Карла Сагана) Одной из значительных и возникающих вновь и вновь проблем для них может быть научение тому, когда позволять срабатывать инстинкту, и когда позволять разуму брать над ним верх. (Вам не хотелось бы останавливаться и задумываться о том, стоит ли отдёргивать руку от горячей плиты; но вы также не хотели бы доверять инстинкту во время посадки самолёта, поскольку многие инстинкты совершенно неверно подсказывают людям, как вести себя в некоторых ситуациях.)
Разум делает возможной новую способность, которую Альфред Коржибски назвал «времясвязыванием»: способность передавать усвоенную информацию из поколения в поколение. Это ключевой момент для развития цивилизации, поскольку позволяет каждому поколению опираться на достижения своих предшественников. Без неё каждому поколению пришлось бы всему учиться самостоятельно, повторяя многие ошибки своих предков, и никому не хватало бы времени продвигаться дальше. У людей времясвязывание достигается за счёт того, что большую часть того, что мы знаем, нам преподали наши предки в тот длительный период относительной беспомощности и зависимого состояния, пока мы росли. Естественно, это имеет далеко идущие последствия для того, каким образом происходит развитие человеческих обществ. Но будет ли это единственно возможным способом?
Возможно, что и нет. Несколько лет назад сообщалось об экспериментах, которые будто бы демонстрировали химическую передачу усвоенной формы поведения – то есть, плоских червей, которые научились проходить простой лабиринт, можно было измельчить и скормить «необученным» плоским червям, которые после этого демонстрировали ту же самую «выученную» способность, не проходя процесс обучения. Попытки повторить эти эксперименты в других лабораториях оказались безуспешными, и в целом их стали расценивать как ложную тревогу. У нас по-прежнему нет однозначных свидетельств «химического обучения» у земных организмов, но не исключено, что оно возникло где-то вне Земли. Марк Стиглер превосходно использовал эту возможность в своей новелле «Лепестки розы» (“Petals of Rose”).

ПРОБЛЕМЫ И РЕШЕНИЯ: КАТАЛОГ ВАРИАНТОВ
В данный момент мы уже готовы рассматривать те проблемы, с которыми приходится сталкиваться жизни, и некоторые из возможных решений, которые были придуманы эволюцией жизни на Земле и/или писателями-фантастами. Я перечислю некоторые из них, как если бы это были отдельные явления, но всякий раз вы будете видеть, как они взаимодействуют друг с друтом – то есть, способ, выбранный для решения одной из проблем, влияет на доступные способы решения остальных.

Одноклеточные или многоклеточные?
Вероятно, в каждом из миров будет существовать множество одноклеточных организмов, как отдельных особей, так и видов. (Если только некая цивилизация не предприняла весьма решительных действий, чтобы избавиться от них и найти другой способ выполнять их функции – например, на Земле сине-зелёные водоросли играют большую роль в поддержании уровня содержания кислорода в атмосфере.) Однако, как мы видели, одиночные клетки весьма ограничены в том, какого размера они могут достигать, и что они могут делать. Таким образом, миры, в которых существует только одноклеточная жизнь (которые могут быть обычным делом), вероятно, будут не слишком интересны людям – исследователям (за исключением, возможно, перспектив терраформирования) или читателям. В мирах, представляющих наибольший интерес, все формы жизни, кроме простейших, и, в частности, те, которые мы назвали бы разумными, наверняка будут многоклеточными.

Размер
Я уже довольно много говорил на эту тему в ходе обсуждения закона квадрата-куба, но есть ещё кое-какие аспекты, которые заслуживают особого упоминания – например, каковы максимальные и минимальные размеры, возможные для A) организмов в целом и B) разумных организмов?
Некоторые бактерии рода Mycoplasma меньше 0,2 микрометра (или, если вам угодно, одной миллионной доли дюйма, что сравнимо с длинами волн видимого света). Вирусы ещё мельче, но не все единодушно считают их по-настоящему живыми, поскольку в выполнении некоторых своих жизненных функций они зависят от других существ. Для другой крайности мы можем найти множество примеров – всё зависит от того, каковы ваши дополнительные требования. На современной Земле самые крупные живые организмы – это, вероятно, гигантские деревья рода Sequoia, которые могут достигать высоты более 100 метров (или 300 футов). (Возможное исключение: недавно было обнаружено, что некоторые грибы, долгое время считавшиеся отдельными организмами, просто являются частями огромных организмов, которые существуют большей частью под землёй.) Среди современных животных самым крупным является синий кит (до 30 метров или 100 футов в длину), тогда как на суше самым крупным является африканский слон (до 3,5 метров или 11 футов в высоту, но массивого телосложения, массой до 6500 кг или 7 тонн*). Летающие животные гораздо меньше, их вес ограничивается примерно 10 кг у кондоров и альбатросов.**

Летающие существа ограничены гораздо меньшими размерами, чем наземные животные, а те, в свою очередь, значительно меньше самых крупных плавающих существ. Это наблюдение, очень важное для писателя-фантаста, связано с другим: в некоторые доисторические периоды наземные и воздушные существа становились значительно крупнее, чем сейчас. Некоторые динозавры вырастали до 30 и более метров в длину, их масса во много раз превышала массу любого современного слона; и были открыты птерозавры («летающие динозавры») с размахом крыльев больше, чем у многих небольших самолётов. Все эти факты иллюстрируют, что практические размерные ограничения зависят от планетарных условий. Очевидно, более крупные размеры вымерших наземных и воздушных животных были возможны потому, что их атмосфера была плотнее и богаче кислородом, чем наша, что обеспечивало более оптимальный обмен веществ. Животные, обитающие исключительно в воде, могут вырасти крупнее, чем на суше, потому что выталкивающая сила означает, что им не нужно поддерживать весь свой вес, как вы легко можете продемонстрировать сами себе в бассейне. Однако это также означает, что они должны оставаться в воде. Выброшенный на берег кит попадает в большую беду, потому что не может заниматься такими элементарными вещами, как дыхание, в условиях силы тяжести, действующей в полную силу.
Конечно, на других планетах полная сила притяжения может быть больше или меньше. На планете со слабой гравитацией у живых организмов было бы нечто вроде преимущества, которое получают от воды киты. Поскольку вес каждой части (то есть сила притяжения к земле) будет меньше, опорным структурам не обязательно быть такими прочными, как в мире с высокой гравитацией. Таким образом, объекты любого типа – растения, животные, здания – могут там быть больше и более изящными или «стройными». (См. статью Мартина Дж. Фогга «О долговязых и коротышках».) Если же вы хотите, чтобы телосложение у живых существ было как у насекомых или пауков, но размер – с человека или больше, то мир с низкой гравитацией – это то место, где у вас больше всего шансов заставить их функционировать. Сверхправители из «Конца детства» Артура Кларка, высокие и худые, в экзоскелетах, возникли именно в таком мире. С другой стороны, месклиниты Хола Клемента, которым приходится жить в условиях чрезвычайно сильной гравитации, мелкие и приземистые, напоминающие скорее сороконожку длиной один фут. Вам бы тоже не захотелось быть высоким в мире с сильной гравитацией: в той части Месклина, где гравитация в пятьдесят раз выше земной, падение с высоты шести дюймов было бы равносильно падению с высоты двадцать пять футов у нас!
Можно представить и ещё более крупные живые организмы вроде всепланетного организма на кремниевой основе в «Межпланетной совести» (“Conscience Interplanetary”) Джозефа Грина или разумную туманность протяжённостью 150 миллионов километров в «Чёрном облаке» Фреда Хойла. Они уже выходят за рамки данной главы, но в одиннадцатой главе мы ещё раз вернёмся к рассмотрению подобных вещей.
Ограничившись на данный момент жизнью, основанной на том, что мы сочли бы более «обычной» биохимией, мы ненадолго вернёмся к вопросу о том, какие особые ограничения накладывает разум на возможные размеры. Я уже обсуждал причины полагать, что разум наподобие человеческого не может проявиться в теле, построенном по тем же общим принципам, если это тело значительно меньше нашего. Предположение Л. Спрэга де Кампа о том, что нижним пределом для взрослого существа с разумом наподобие человеческого будет вес около сорока или пятидесяти фунтов, вероятно, не менее разумно, чем любое другое – по крайней мере, в условиях, похожих на земные. Лично я склонялся бы к тому, чтобы немного снизить его по той простой причине, что научно обоснованные предположения об ограничениях очень часто оказывались слишком консервативными – вполне может существовать альтернативный способ сделать что-то, о котором мы не подумали. Отчасти я рассуждал именно так, когда в своём «Твидлиупе» (“Tweedlioop”) вывел «сурков», сравнимых по размеру и облику с крупными земными грызунами. (Однако более важной причиной было моё желание поиграть с психологией людей, реагирующих на инопланетян, которые выглядели так, словно были частью нашего мира, хотя на самом деле не были; это были самые удобные животные, подходящие к тому месту действия, которое мне захотелось использовать. Я очень хорошо знал это, и вступительная сцена «Твидлиупа» в действительности была напрямую подсказана встречей с самой настоящей и несколько странной рыжей белкой.)
Очень отличающиеся условия могут значительно изменить ограничения. Обитатели нейтронных звёзд из «Яйца Дракона» Роберта Л. Форварда (см. одиннадцатую главу) значительно меньше нас – но там всё обязательно будет гораздо компактнее. Кроме того, зарождающаяся в наши дни область нанотехнологий показывает, что возможно создать искусственный разум значительно меньшего размера, чем то, что стало результатом нашего варианта «естественной» эволюции, – и вполне возможно, что некоторые «инопланетяне», которых мы встречаем, могут быть «искусственными».
Если же говорить о верхней границе размера, то сложно представить нервную систему, которая окажется слишком уж большой и сложной по своей природе, чтобы делать всё, что ей нужно. Де Камп и Андерсон выдвинули основания для предположения о том, что разумные наземные животные, способные построить цивилизацию, вряд ли будут значительно крупнее медведя гризли – скажем, в одну тонну весом, или около того. С другой стороны, Г. Дэвид Нордли разработал в мельчайших подробностях замечательную и правдоподобную расу чрезвычайно крупных разумных амфибий Ду’утии для цикла своих рассказов «Тримус». Полностью водные существа могут стать довольно крупными, и земные киты отчётливо демонстрируют всё больше признаков высокого интеллекта по мере продолжения наших наблюдений за ними.

Дыхание
Мы уже установили, что если для использования в высокопродуктивных реакциях окисления или восстановления доступен кислород, водород, хлор или какой-либо другой газ, организм, который их использует, получит из своей пищи гораздо больше, чем тот, который этим не пользуется. Следовательно, хотя в некоторых нишах и выживут примитивные организмы, использующие менее продуктивные химические реакции, как это случилось на Земле, нам будет разумно ожидать, что все организмы, кроме самых примитивных, будут использовать самые продуктивные химические процессы, доступные в том месте, где они живут.
Для доставки кислорода (или водорода, или чего-то ещё) к своим клеткам более крупным организмам требуются более сложные дыхательные системы, чем более мелким. Одноклеточные существа просто осуществляют газообмен через стенку своей клетки. Мелкие многоклеточные наземные обитатели могут использовать простые сети трубок, которые открываются наружу – как трахеи у насекомых. Некоторые мелкие рыбы и амфибии дышат прямо через кожу, хотя амфибии, делающие это на суше, должны поддерживать свою кожу влажной.
Ни один из этих методов не может обеспечить поступление достаточного количества входящего газа или удалить достаточное количество выходящего, чтобы удовлетворить потребности очень крупного и/или активного существа. Поэтому такие существа должны найти способ заставить работать на себя закон квадрата-куба. Они могут сделать это путём увеличения отношения поверхности к объёму тех образований, через которые идёт поток жизненно важных газов, и/или скорости, с которой газы перемещаются в сторону этих поверхностей и от них.
Водные животные на Земле делают это с помощью жабр – ветвистых или перистых образований с множеством мелких кровеносных сосудов вблизи их поверхности. Они могут просто выступать из тела, как у личинок некоторых саламандр; или они могут быть заключены в защитные полости, как у большинства рыб. Они могут действенно омываться током воды во время плавания, или животное может обладать средствами принудительной прокачки воды через жабры. В любом случае через тонкие стенки выростов на жабрах происходит обмен растворёнными газами между окружающей водой и кровью; эти газы циркулируют по телу животного в крови, и на этом пути проникают сквозь стенки кровеносных сосудов к другим клеткам и из них. В случае животных, которые живут в каком-то другом жидком растворителе, те же самые механические принципы работали бы так же хорошо.
Лёгкие, которые наземные и воздушные существа используют для получения того же результата, можно рассматривать как «жабры наизнанку». Жабры пропускают жидкость по наружной стороне многократно разветвлённого тканевого образования; лёгкие втягивают газ в многократно разветвлённые полые трубки, обмениваются газами с кровью через внутренние стенки этих трубок и выбрасывают наружу изменённую смесь газов. Разветвление увеличивает площадь поверхности для газообмена; учащённое дыхание увеличивает скорость, поступления газов внутрь и выведения их наружу.
И лёгкие, и жабры могут значительно различаться сложностью и особенностями своего строения, и даже своим количеством. Например, у большинства змей есть лишь одно функциональное лёгкое. В целом же и лёгкие, и жабры – это механические устройства, позволяющие поступать в организм и выводиться из него большому количеству газа, и они зависят от системы кровообращения в плане доставки этих газов к отдельным клеткам и от них. Это подразумевает наличие системы кровеносных сосудов (вен, артерий и капилляров), одного или нескольких насосов (в наших краях у большинства из нас одно сердце, но встроенное запасное или даже два могли бы давать преимущество и могли бы где-нибудь эволюционировать) и циркулирующей жидкости (крови). Кровь сама по себе – это довольно сложный орган, содержащий целый ряд узкоспециализированных структур. У нас и наших близких родственников кислород доставляет к клеткам молекула под названием гемоглобин, которая придаёт нашей крови красный цвет. Другие животные могут использовать нечто другое, и их кровь не обязательно должна быть красной. Например, у некоторых земных ракообразных и моллюсков взамен его есть голубое соединение меди гемоцианин; однако, будучи писателем-фантастом, вам не нужно ограничиваться теми соединениями, которые используют земные организмы. Те, кто эволюционировал вне Земли, могут наткнуться на полезные заменители, не известные даже нашим химикам.
Типы дыхательной и кровеносной систем, необходимые живому существу, будут зависеть от взаимодействия нескольких переменных. На более ранней Земле с более концентрированной атмосферой простых трахей было достаточно для таких крупных насекомых, какие не смогли бы жить здесь и сейчас. Похожие на сороконожек месклиниты из «Экспедиции «Тяготение»» Хола Клемента не нуждаются в лёгких и дышат водородом напрямую через поры кожи, потому что они относительно невелики и живут в плотной атмосфере. Люди запасают в своих телах мало кислорода, поэтому должны часто дышать, иначе умрут; тюлени и киты, которые глубоко ныряют, должны обладать приспособлениями, позволяющими им значительно увеличить время между двумя вдохами. У жирафов, чтобы кровь поступала к голове, находящейся на высоте пяти и более метров над землёй, должно быть кровяное давление, которое убило бы человека, и это значит, что у них также должны быть очень прочные кровеносные сосуды (см. статью Дж. У. Уоррена).

Питание
Другой важной функцией системы кровообращения является распределение по клеткам пищи. А что это за пища? Это затрагивает деликатный, но основополагающий момент: каждый живой организм (за исключением тех, кто находится в самом низу пищевой цепочки, вроде фотосинтезирующих растений) поедает другие организмы и в конечном итоге (за исключением искусственного вмешательства наподобие мумификации или запечатывания в склепе) бывает съеден третьими. Экосистема – это более или менее стабильная совокупность организмов, которые используют различные формы энергии для поддержания динамического баланса системы как единого целого. На поверхности Земли растения используют солнечную энергию напрямую, травоядные животные используют энергию, запасённую в химической форме в этих растениях, плотоядные животные получают её, поедая травоядных животных, и в итоге все они перерабатываются обратно в питательные вещества растений.
В этой сети взаимоотношений и в своём окружении каждый живой организм занимает уникальную нишу. Для удовлетворения потребностей, присущих какой-либо конкретной нише, ему требуется определённое оснащение (а именно, анатомия и физиология). Растения большей частью не «едят»; им просто нужны хлорофилл и светособирающие поверхности для его использования (хотя некоторые растения наподобие венериной мухоловки действительно поедают мелких животных и приобрели приспособления для их поимки). Животные питаются либо растениями, либо другими животными, и им нужны средства для захвата и обработки пищи.
Рот принимает самую разнообразную форму в зависимости от того, с чем ему приходится работать, и каким иным требованиям он должен удовлетворять. У многих рыб рот представляет собой не более чем просто отверстие – достаточно большое, чтобы глотать подходящий набор объектов меньшего размера, чем его владелец. Змеи едят редко, поэтому должны уметь справляться с добычей, превышающей диаметр их собственного тела, если такая добыча – это единственное, что доступно. Не имея рук или ног для удержания пищи и манипуляций ею, они используют большое количество мелких, загнутых назад зубов для удержания всего, что им попалось, и ещё у них есть эластичная кожа и способные раздвигаться челюсти, чтобы управляться с крупногабаритным обедом. Травоядным животным вроде крупного рогатого скота и антилоп нужны зубы, пригодные для срезания и дальнейшего измельчения и пережёвывания растений. Потребности плотоядных животных типа кошек лучше всего удовлетворяют приспособления для быстрого умерщвления добычи и отрывания небольших кусков от туши, удерживаемой лапами.
Разнообразие форм и размеров зубов в сочетании с манипуляторами, позволяющими захватывать пищу самого разного рода, даёт всеядным существам вроде нас с вами преимущества в виде универсальности и способностей к адаптации. Как иная крайность, некоторые виды приспособлений для добывания пищи становятся узкоспециализированными. Местные птицы Гавайских островов, называемые гавайскими цветочницами, в ходе эволюции дали целый ряд видов, каждый из которых обладал собственной формой клюва, очень хорошо приспособленной к определённому узкому спектру видов пищи и бесполезного для какой-то иной. Всё идёт прекрасно, пока необходимые виды пищи встречаются в изобилии; но в долгосрочной перспективе такая специализация несёт в себе риск, поскольку условия окружающей среды меняются.
Особенности приспособлений для питания можно встретить не только во рту. Например, курам необходимо давать не только корм, но и гравий, чтобы он действовали как «внутренние зубы» в органе под названием мускульный желудок. У коров есть несколько «желудков»; они отрыгивают, пережёвывают и вновь проглатывают пищу, чтобы использовать её с максимальной отдачей.
Количество пищи, в котором нуждается организм, изменчиво и зависит от нескольких факторов. Колибри – мелкие, активные, теплокровные и летающие существа, и всё это увеличивает их потребности в энергии, заставляя их питаться почти непрерывно и ежедневно потреблять количество пищи, сопоставимое с весом их собственного тела. Змеи проводят большую часть своего времени в покое, они «холоднокровные», и потому нуждаются в очень небольшом количестве пищи. (Та, что живёт у меня дома последние десять лет, ест пару раз в неделю в сезон «жора», а в холодные месяцы – мало или вообще не ест (по её собственному выбору).)

Передвигаться – или нет
Обсуждение разума, которым я занимался выше, предполагает, что он вряд ли разовьется у растений, поскольку они остаются в значительной степени неподвижными – и в целом я готов поспорить, что это правда. Однако писатели-фантасты воспринимают такого рода заявления как вызов. Если вы можете представить себе обстоятельства, при которых у растений развивается разум, вы также сможете представить, что у них был бы совсем иной взгляд на вещи. Чтобы получить запоминающийся вымышленный пример, взгляните на хлатров, мыслящие «деревья» из повести Дона Сэйкерса «Листья октября» (“The Leaves of October”). Растения не полностью неподвижны; если вы сомневаетесь в этом, посмотрите несколько видеороликов, сделанных в режиме замедленной съёмки, о том, как растения растут, прикрепляются к опорам, поворачиваются к солнцу и цветут. Существенное различие заключается в том, что они делают всё это очень медленно. Так что, если бы они собирались приобрести разум в ходе эволюции, это, вероятно, произошло бы на планете долгоживущей звезды (значительно правее на диаграмме Герцшпрунга-Рассела), и вся их жизнь была бы прожита гораздо менее торопливо, чем это бывает у нас.
А как насчёт активных, подвижных растений – существ, которые получают свою энергию путём фотосинтеза, но при этом передвигаются подобно животным? В общем и целом это гиблая идея. В среде наподобие земной существо, по размерам и форме подобное человеку, не смогло бы фотосинтезировать достаточно пищи для удовлетворения своих потребностей (см. «Создание воображаемых существ» Хола Клемента и «Эти невозможные автотрофные люди» В. А. Эйлаха).
Опять же, будучи писателем-фантастом, вы вполне можете принять такое обобщение как вызов, и если вы готовы поработать над этим, вас может ожидать успех. Вы могли бы, например, поместить планету ваших существ поближе к более горячему солнцу, тем самым позволив им получать путём фотосинтеза достаточно энергии для обеспечения подвижного образа жизни – но имейте в виду, что такое изменение кардинально повлияет на природу всего, что там живёт. Или вы могли бы создать сложную систему вроде той, что описана в «Длинном мече» Паулины Эшвилл. Существо ростом около шести дюймов способно передвигаться, но проводит большую часть своего времени под лучами солнца, чтобы впитывать его свет через широкие мембраны, полные очень эффективного фотосинтезирующего вещества.
Разработка подобных вещей может стать важной частью истории. В большинстве случаев ваши подвижные и/или разумные инопланетяне, вероятно, будут животными. Как же они будут передвигаться? На Земле можно найти примеры многочисленных вариантов, большая часть которых, вероятно, эволюционировала во многих других местах, где они оказываются вполне уместными.
Вариант, которого не наблюдается на Земле (по крайней мере, на уровне многоклеточных), – это качение на колёсах. Для этого отсутствия напрашиваются, как минимум, два объяснения. Во-первых, поскольку эволюция работает путём последовательных модификаций структур, уже существовавших до этого, будет довольно нелегко понять, как эволюционная ветвь могла посредством ряда небольших шагов перейти от плана строения с несколькими конечностями к плану строения с колесом и подшипником; различия между базовыми формами слишком радикальны. Во-вторых, качение на колёсах – это не очень эффективный способ передвижения по многим видам ландшафтов естественного происхождения. Он хорошо работает на относительно гладких поверхностях с относительно пологим уклоном и небольшим количеством серьёзных препятствий – иными словами, на специально выстроенных автомагистралях. Он показывает себя гораздо хуже там, где есть камни, брёвна, канавы, заросли ежевики, деревья, утёсы и т.д. В таких местах успешнее работают сильные, гибкие конечности, при помощи которых можно перелезать, обходить или отталкиваться.
Если эволюция когда-нибудь и порождала колёса в нашем мире, то возможно, что их просто превзошли в ходе конкуренции, прежде чем они смогли продвинуться достаточно далеко. Тем не менее, вы можете вообразить такие обстоятельства, при которых колеса могли бы эволюционировать и успешно конкурировать, как в романе «Кластер» (“Cluster”) Пирса Энтони или «Войне Ретифа» Кейта Лаумера. Даже на Земле есть места, где искусственные колеса прекрасно обходятся без дорог. Полноприводные транспортные средства свободно передвигаются по пустыням юго-запада США и равнине Серенгети (хотя одно из них, на котором я ездил по Танзании, довольно прочно, хотя и временно, застряло в норе трубкозуба). В своём рассказе «Микроб» Джоан Слончевски изобразила мир, в котором эволюционировала целая экосистема, в которой колёса были частью плана строения всего, а растения росли таким образом, чтобы обеспечить «мостовую» для похожих на колесо животных.
Мы уже говорили о нескольких вариантах плавания, которые можно применить в любой жидкой среде. Мы могли бы добавить к ним реактивное или ракетное движение наподобие того, что используют осьминоги и кальмары, чтобы быстро сбежать. Однако у этих животных оно хорошо подходит лишь для случайных коротких скоростных бросков, и трудновато понять, как его можно было бы приспособить к каждодневному, непрерывному, долговременному передвижению.
Для твёрдой земли и её толщи существует несколько возможностей, каждая из которых представлена в нескольких вариантах. «Ползание» может означать не менее трёх различных способов передвижения у животных, похожих друг на друга, словно разные виды змей. Все они кажутся довольно громоздкими и накладывают слишком много ограничений, чтобы оказаться достаточно вероятными у разумных форм. Некоторые животные прокладывают туннели под землёй, используя такие приспособления для рытья земли, как лопатообразные морды или лапы. Некоторые проводят под землёй всю свою жизнь, следствием чего может быть слишком малое разнообразие, чтобы оно могло способствовать развитию разума, хотя некоторые виды могут пройти долгий путь к развитию разума, а затем по какой-то причине перейти к подземному образу жизни. Многие существа на Земле роют норы только для устройства гнёзд (которые могут быть довольно сложными), однако выходят на поверхность для добывания пищи и воды при помощи ходьбы и бега.*

Ходьба и бег – это варианты одной и той же базовой идеи: использование конечностей для выведения тела из равновесия и контролируемого падения с приземлением на новом месте. Преимущество этого принципа заключается в больших возможностях адаптации. В отличие от колеса, ногу можно просто перенести через препятствие. Форма ступни может быть приспособлена к специфическим потребностям: расширенная задняя лапа американского зайца-беляка помогает ему оставаться на поверхности мягкого снега, а раздвоенные копыта с мягкой подушечкой у горного козла обеспечивают ему надёжное сцепление на крутых скалах.
Сколько ходильных конечностей может быть у живого существа? На Земле их число сильно варьирует: от двух у таких групп, как мы и страусы, до десятков у многоножек. Однако все самые крупные формы используют базовую конструкцию с четырьмя конечностями, причем конечности образуют пары, и некоторые из них могут быть модифицированы для специальных целей. Эволюция склонна выбирать самый простой тип строения, который работает. Если сравнивать две или четыре конечности с двадцатью или сорока, то вам не просто придётся задействовать меньшую часть нервной системы для контроля над ними: небольшое число длинных конечностей работает лучше, чем множество коротких. Таким образом, мы, вероятно, можем ожидать, что в землеподобных мирах у более крупных животных будет, как правило, небольшое число конечностей – например, четыре или, возможно, шесть. В мирах, менее похожих на Землю, может оказаться лучшим какой-то иной вариант. Я уже упоминал похожих на многоножек месклинитов, рассчитанных на выживание и процветание в условиях очень высокой гравитации. Я также могу представить такие случаи, когда факторы вроде сильной гравитации или вечно суровых погодных условий благоприятствовали бы более стабильной конструкции, но не требовали бы чего-то достаточно радикального. Такие ситуации могли бы благоприятствовать устойчивости по типу треножника, которую обеспечивают либо две ходильных ноги и крепкий хвост (как у мерсейцев в «Лейтенанте Фландри» Пола Андерсона), либо более полная трёхсторонняя симметрия и три ноги (как у трипедов в «Золотом правиле» (“Rule Golden”) Деймона Найта).
Модификация базового плана строения конечности может значительно расширить возможности. Если одна или несколько пар ног трансформируются в руки, становятся возможными лазание и брахиация (раскачивание на руках с перепрыгиванием с одной опоры на другую, как это делает гиббон).
Некоторые существа могут пойти ещё дальше и перейти к планирующим прыжкам. У белок-летяг есть широкие, растяжимые складки кожи, соединяющие их передние и задние конечности, которые действуют как крылья и позволяют им прыгать с дерева на дерево.
Шаг вперёд за рамки планирующего прыжка – это полёт: активный полёт, управляемый взмахами конечностей, модифицированных в функциональные крылья. Наши самые знакомые примеры – насекомые, птицы и летучие мыши; в более ранние эпохи у нас были ещё и птерозавры.* На этой планете в настоящее время самые крупные летуны весят около двадцати фунтов по причинам, опять же связанным с законом квадрата-куба. С учётом используемых в нашем мире биологических материалов становится непрактичным создание существа большего размера, которое могло бы обладать достаточной площадью крыльев и снабжать свои крылья количеством энергии, достаточным для нахождения в воздухе. Поскольку этот размер, вероятно, слишком мал, чтобы обеспечивать разум человеческого типа, похоже, что землеподобные миры вряд ли смогут породить крылатый разум.**

Однако в мире, где есть более слабая гравитация, более плотная атмосфера или и то, и другое, это могло бы случиться. Я уже упоминал, что в некоторые периоды прошлого на Земле, очевидно, была более плотная атмосфера и существовали гораздо более крупные летающие животные. Я также упоминал Сверхправителей из «Конца детства» Артура Кларка, которые родом из мира с низкой гравитацией и плотной атмосферой; они представляют собой летающий разум, и это проявляется в каждой из особенностей устройства их городов. А могла ли эволюция породить разумное летающее существо в более похожем на Землю мире? Пол Андерсон сомневался в этом в своей книге «Есть ли жизнь в других мирах?» 1963 года издания; но несколько лет спустя он воспринял это как вызов и предложил замечательное решение с помощью усовершенствованной биологической инженерии. У ифриан в его «Крыльях победы» 1972 года и «Детях ветра» 1973 года есть «нагнетатель» – механизм для усиления снабжения воздухом и, соответственно, их работоспособности.***

Облик
Формы тела не возникают произвольным образом; эволюция отбирает те из них, которые хорошо соответствуют образу жизни организма. Вследствие этого, как мы уже видели, тело успешных пловцов, как правило, обтекаемой формы. Растения стремятся увеличить площадь поверхности тела за счёт наращивания листьев, чтобы успешно заниматься фотосинтезом, хотя в некоторых случаях им приходится идти на компромиссы, чтобы одновременно удовлетворять иные потребности – такие, как различные механизмы, используемые пустынными растениями для сохранения воды.
Мы уже видели, что закон квадрата-куба накладывает ограничения на то, насколько большим или маленьким вы можете сделать организм какого-то определённого плана строения из тех или иных материалов в какой-то определённой среде. Обратной стороной этого является тот факт, что размер и окружающая среда накладывают свои ограничения на облик. Вы не смогли бы, например, переделать слона, придав ему вид газели. Газель успешно пользуется своими тонкими ногами, чтобы быстро перемещать своё маленькое тело; толстые, сильные ноги нужны слону только для того, чтобы выдерживать весь свой вес. Однако если бы вы могли приспособить животное массой со слона к жизни в условиях марсианской гравитации во всём остальном, оно могло бы быть значительно стройнее.
Похоже, что некоторые другие особенности присущи большинству активных существ. Голова, очевидно, слишком ценна, чтобы эволюционировать практически в любом месте – т.е. она представляет собой модуль, расположенный на теле высоко и/или далеко впереди, на котором находятся основные органы чувств и, вероятно, важнейший нервный центр (мозг). Высокая концентрация органов чувств позволяет владельцу замечать потенциальную пищу или опасность на как можно большем расстоянии. Её переднее положение имеет смысл, поскольку, как изящно выразился Пол Андерсон, «даже когда животное спасается бегством, ему больше нужно знать, куда оно направляется, чем где оно было». Расположение органов чувств рядом с мозгом позволяет максимально быстро обрабатывать данные и реагировать на них, поскольку скорость нервных импульсов значительно меньше, чем скорость света или звука.
Конечно, некоторые органы чувств не могут находиться рядом с мозгом, потому что их назначение – ощущать, что происходит с другими частями тела. С другой стороны, вы можете представить себе множество «мозгов», распределённых по всему телу. В этом были бы свои преимущества, заключающиеся в том, что это позволило бы быстрее реагировать на определённые виды сигналов и сделало бы нервную систему в целом менее уязвимой к каким-то локальным повреждениям. Однако в этом заключался бы и недостаток: многочисленные нервные связи оказались бы слишком медленными и неудобными. Я подозреваю, что недостатки обычно перевешивают преимущества, поэтому большая часть интеллектуальной деятельности была бы сосредоточена внутри одного хорошо защищённого мозга. С другой стороны, может так случиться, что обладание более чем одним мозгом несло бы в себе достаточно преимуществ для эволюции, и это, безусловно, создало бы интересные вымышленные возможности.
Увлекательный вымышленный вариант на эту тему – кукольники из «Нейтронной звезды» и «Мира-Кольца» Ларри Нивена. У кукольника всего лишь один мозг, но две головы, в которых расположены комплекты органов чувств и рты. Мозг, находящийся в костном наросте между двумя шеями, позволяет двум ртам вести беседы одновременно и независимо друг от друга. (Кстати, это не настолько уж сильно притянуто за уши, как может показаться. Человеческий мозг состоит из двух полушарий, которые функционируют независимо друг от друга во многих отношениях. Обычно они собщаются друг с другом посредством структуры, называемой мозолистым телом, но эксперименты на пациентах, у которых эта связь была разрушена, демонстрируют потрясающие результаты, которые, несомненно, указывают на возможности для вымышленных инопланетян. [См. статьи Гассаниги и Холмса.])
Ещё рты кукольников функционируют как манипуляторы – это класс устройств, которые часто считаются необходимым условием для построения любого рода цивилизации. В последние годы это предположение было поставлено под сомнение в свете исследований, предполагающих, что, как минимум, у некоторых китообразных (китов и дельфинов) есть сложная социальная структура и, возможно, высокоразвитый язык. («Если они такие умные, – спросил меня кто-то однажды, – то почему они ничего не создали?» На это я ответил: «Откуда ты знаешь, что не создали? Разве чьи бы то ни было достижения обязательно должны быть похожи на наши?») Однако если отбросить это возможное исключение, представляется вероятным, что, пожалуй, во многих средах обитания те существа, которые могут расширять свою жизнь далеко за рамки, данные им природой, будут обладать какими-то средствами для манипулирования своей средой – изменения её облика в соответствии со своими потребностями и создания орудий труда, позволяющих ещё больше упростить этот процесс. Умение представить себе небоскрёбы ещё не делает их частью вашей культуры, если у вас нет возможностей строить их.
Конечно, распространение манипуляторных органов не ограничено исключительно «продвинутыми» животными. У омаров и крабов форма клешней служит определённым манипулятивным целям. Головоногие моллюски (осьминоги и кальмары) обладают цепкими щупальцами, которые снабжены присосками. Нос слона видоизменён в сравнительно неплохой манипуляторный орган, хотя он больше подходит для того, чтобы тянуть, а не толкать.
У таких животных, как еноты, лапы видоизменены в подобие рук, что позволяет осуществлять довольно ловкий захват и манипуляции. Когда один или несколько пальцев становятся противопоставленными – большим пальцем – это порождает квантовый скачок достижимой степени управления руками. Большой палец – это самая важная после мозга особенность, которая позволила людям построить то, что мы называем цивилизацией. Весьма вероятно, что нечто подобное будет обнаружено у многих видов, достигших уровня технологической цивилизации. Очевидно, для настоящей руки (то есть, для такой, которая будет обладать более широкими возможностями, чем клешня омара) необходимо наличие не менее трёх пальцев (включая большой). Если пальцев больше шести или семи, очевидно, что они вряд ли дадут достаточное преимущество, позволяющее оправдать наличие дополнительных нейронных сетей, необходимых для управления ими.
Иные виды в иных условиях могут прийти к иным способам достижения аналогичного эффекта. Огромные Ду’утии Г. Дэвида Нордли из цикла рассказов «Тримус» обладают многократно разветвлёнными языками, которые функционируют как манипуляторные органы на уровнях от грубого до тонкого. А почему не видоизменённые ноги? Потому что из-за их массивности им нужны все их конечности просто для того, чтобы стоять и ходить.
Иное количество конечностей также открывает иные возможности. Существо, похожее на кентавра, ходящее на четырёх ногах, с двумя руками, свободными для манипуляций, не могло возникнуть в ходе той же земной эволюции, которая породила нас. К тому времени, когда отделились ветви рептилий, птиц и млекопитающих, у всех нас было максимум четыре конечности. Существуют простые эволюционные способы, позволяющие видоизменить или утратить их пару, но не добавить новую. Но в мире, где у аналогов этих классов по шесть конечностей, из одной пары вполне могли развиться руки, пока на остальных четырёх сохраняются ступни. Или же одна пара могла бы стать руками, а другая – крыльями: это привело бы к появлению летунов – одновременно и разумных, и ловких. Вы могли бы подумать, что такими должны бы быть ифриане Андерсона; сам Андерсон тоже так думал, когда писал книгу «Есть ли жизнь в других мирах?» Но к тому времени, когда он закончил написание этой работы, он придумал способ эволюционировать их из четвероногих предков (их «ступни» на самом деле являются кистями их рук, тогда как их крылья выступают в роли ступней, когда им нужно ходить). Это хороший пример того, как неочевидные возможности могут стать гораздо более вероятными, когда вы достаточно внимательно изучите проблему!*

Структурная опора
Мы уже рассмотрели некоторые конструктивные особенности, необходимые животному заданного размера, чтобы оно могло существовать в заданном гравитационном поле. Важной частью проблемы является обеспечение достаточной жёсткости, чтобы животное могло сохранять свою форму, передвигаться и прикладывать усилия по отношению к другим объектам. Для плавающих существ в жидкой (или плотной газообразной) среде это не представляет особой проблемы, но для наземных животных это крайне важно. У себя дома осьминог прекрасно управляется с бескостным телом и щупальцами, но сухопутному крабу или лесорубу нужна дополнительная жёсткость.
В большинстве своём земные животные используют либо решение сухопутного краба (экзоскелет), либо решение лесоруба (эндоскелет). Возможен, как минимум, ещё один подход, но в нашей биологии он нашёл лишь ограниченное применение. Можно придать жёсткость изначально мягкому (полому или пористому) телу или части тела, заполнив их газом или жидкостью под давлением. Это удобно для чего-то, нуждающегося в прочности лишь изредка, – например, для копулятивного органа или надувного мешка, который иглобрюх использует для того, чтобы увеличиться в размерах, чтобы его было трудно проглотить. Это не очень хорошо для чего-то, что должно быть жёстким всегда – протечка может оказаться смертельной. Для постоянной поддержки предпочтителен каркас той или иной формы. Материал не слишком важен; нужно лишь, чтобы практичный скелет состоял из подходящего прочного материала, и разного рода живые существа на Земле используют несколько различных видов материалов.
В данном случае важнее такой вопрос: должен ли скелет быть внутренним или наружным? Почти все наиболее развитые животные на Земле носят свои кости внутри; вероятно, причиной этого выступает необходимость осуществлять…

Рост
Любое из существ, о которых я знаю, начинает свою жизнь как структура меньшего размера, образовавшаяся в теле одной или не одной взрослой особи своего вида. Чтобы оно стало взрослым, ему нужно вырасти. Похоже, что эндоскелет обеспечивает самый простой способ сделать это, поэтому он превратился в обычный подход для тех существ, которые вырастают очень большими. Скелеты обычно приобретают свою прочность благодаря твёрдым веществам, которые вырабатываются живыми клетками, но не являются их частью. Если ваши кости находятся внутри, более мягкие ткани снаружи могут расти непрерывно. Разумеется, кости тоже должны немного вырасти, но это относительно легко устроить, поскольку они окружены кровеносными сосудами, обеспечивающими их клетки, обеспечивающие рост, всем, в чём они нуждаются.*

Экзоскелет не так удобен. Тот вариант, что существует у земных животных, не допускает непрерывного роста; сама оболочка, однажды сформировавшаяся, сохраняет один и тот же размер и тем самым вынуждает своё содержимое делать то же самое. Различные группы членистоногих используют два решения этой проблемы:
1. Ракообразные типа крабов и омаров периодически сбрасывают панцирь. Панцирь раскрывается, и животное, уже без своей обычной брони, вылезает из него. В течение короткого периода, пока его покровы мягкие, оно может расти. Далее формируется и затвердевает новый панцирь чуть большего размера, и рост прекращается до следующего раза. Главный недостаток заключается в том, что животное в фазе мягкого панциря должно забраться в нору и прятаться в ней до тех пор, пока его защита не восстановится.
Это решение покажется неудобным для существа, стремящегося к разуму и цивилизации, и, вероятно, проиграет в конкуренции, если по соседству уже обосновались обладающие эндоскелетом существа вроде нас, хордовых. С другой стороны, могут быть такие места, где этого не случилось, и цивилизация действительно может эволюционировать из чего-то наподобие омаров. Конечно, периоды уязвимости неудобны, но долгое детство у приматов вроде нас самих – это тоже такой период. Мы не просто переживаем его – он ещё и важен для того, чтобы мы были теми, кто мы есть. Когда большая часть твоего поведения является результатом обучения, а не инстинкта, для обучения нужны время и защита, чтобы выжить в этот период.
2. У многих видов насекомых наблюдается полное превращение. Личиночная форма (например, гусеница или личинка иного типа) вылупляется из яйца, проводит свою часть жизненного цикла, занимаясь питанием, а затем уединяется в неподвижном футляре (куколка – в коконе или без него). Внутри него она перестраивает всё своё тело, чтобы через некоторое время появиться на свет в виде взрослой особи (например, бабочки), которая спаривается и откладывает яйца для повторения цикла.

По-видимому, такой тип строения не слишком подходит разумному виду – уже хотя бы потому, что радикальная реконструкция тела в промежутке между личинкой и взрослой особью может полностью исключать времясвязывание. Скорее всего, взрослая особь вряд ли сохранит воспоминания о своей личиночной фазе, поэтому личинок невозможно обучить для взрослой жизни – если только в данной линии эволюции не возникло что-то вроде химического обучения, о котором я упоминал в конце раздела о разуме.* Это относится к вымышленному примеру, который я упоминал ранее – «Лепесткам розы» Марка Стиглера, где предполагается существование одних из самых интригующих инопланетян, которых когда-либо рисовало воображение. Их взрослая жизнь представляет собой на удивление короткий период бешеной активности, полностью зависящий от передачи воспоминаний предков во время личиночного «кровавого пиршества [последнего акта метаморфоза], когда личинка потребляет большое количество мозговой крови своих кровных родителей».**
Совершенно иной пример инопланетян с полным превращением можно найти в книге Сьюзен Шварц «Наследие полёта» (“Heritage of Flight”). Здесь дихотомия между гусеницей и бабочкой очень велика; личинки-«едоки» вызывают ужас даже у их собственных родителей – и становятся источником чрезвычайно болезненной дилеммы для людей, которые должны пытаться жить среди них.
В связи с явлением метаморфоза я должен упомянуть о старом научно-фантастическом образе оборотня, встречающемся, как минимум, со времён таких запоминающихся историй, как «Кто идёт?» Джона В. Кэмпбелла и «Усыпальница зверя» А. Ван Вогта. Инопланетянин, способный принимать любой облик по своему желанию, – это, безусловно, мощный образ, который подходит для сильных сюжетов, но сделать его научно правдоподобным нелегко. Не то чтобы это было невозможно – гусеницы, превращающиеся в бабочек, являются живым доказательством того, что оборотни существуют.*** Но известные нам оборотни должны следовать одному заранее установленному плану, а изменение занимает много времени и использует почти все накопленные организмом энергетические ресурсы. Быстрое изменение потребовало бы много энергии и генерировало бы много ненужного тепла; способность превращения во множество отличных друг от друга моделей потребовала бы гораздо большей гибкости программирования. Возможно, настало время для новой истории об оборотне, которая окажет на современных читателей такое же глубокое впечатление, как эти две на своих первых читателей, но при этом сделает себя полностью правдоподобной с позиций современной науки. Подсказка, если вы хотите попробовать сделать это: узнайте всё, что сможете, о нанотехнологиях!
Читая мои описания решений проблемы роста, которые используют земные членистоногими, вы, возможно, задались вопросом в отношении третьей возможности. Кости растут; так почему бы просто не встроить в экзоскелет достаточное количество клеток, обеспечивающих рост, чтобы также позволить ему расти? Проблема здесь заключается в том, что ростовые клетки должны были бы снабжаться кровью, для чего требуется сеть кровеносных сосудов как внутри, так и снаружи оболочки.**** Это, в свою очередь, подразумевает появление снаружи образований для размещения кровеносных сосудов – чего-то вроде бархата на оленьих рогах. Где-нибудь это может случиться; но эндоскелету, похоже, гораздо проще получить те же самые преимущества, поэтому, если вы решите использовать модель бархатно-экзоскелетного типа, вам следует быть готовыми объяснить, почему она выиграла эволюционную гонку.

Воспроизводство
Проблемы роста тесно связаны с проблемами воспроизводства. По причинам, рассмотренным в четвёртой главе, у некоторых примитивных организмов мы обычно можем ожидать наличие бесполого размножения, но у более развитых – полового в той или иной форме. Для обеспечения больших эволюционных преимуществ достаточно двух полов, но в некоторых эволюционных линиях их может быть больше (например, три в романе «Сами боги» Айзека Азимова).* С другой стороны, некоторые земные животные, эволюционировавшие от предков, размножавшихся половым путём, выработали способы партеногенетического размножения – существуют целые виды ящериц, все представители которых являются идентичными самками. (См., например, статью O. Куэльяра.)

Конкретный способ появления потомства на свет может сильно различаться и оказывать большое влияние на образ жизни. Многие животные откладывают яйца, которые, будучи оплодотворёнными, содержат пакеты генетических инструкций (ДНК) и сырьё (пищу) для построения нового организма, способного существовать вне яйца с посторонней помощью или без неё. Яйцеклетки могут производиться в количестве от одной до миллионов, оплодотворение может быть внутренним или наружным, за ними можно заботливо ухаживать или бросать на волю случая. У некоторых рыб самка выбрасывает в воду огромное количество икринок, самец выбрасывает облако спермы примерно в то же самое место, и они расплываются каждый своей дорогой; много икры съедается хищниками, много потомства из уцелевшей икры пойдёт той же дорогой, и лишь крошечный процент доживает до взрослой жизни. У птиц оплодотворение внутреннее, они откладывают небольшое количество яиц, заботливо охраняют их, пока из них не вылупится потомство, которое ещё не может позаботиться само о себе, и кормят и обучают молодняк до тех пор, пока он не станет самостоятельным. Некоторые змеи «яйцеживородящие»: их детёныши растут в яйцах, но выводятся внутри тела.
Пара видов млекопитающих откладывает яйца, но подавляющее большинство пользуется одним из двух способов рождения живого потомства и ухода за ним. В обоих случаях плод связан с кровотоком матери, что обеспечивает поступление питательных веществ и кислорода, а также удаление отходов жизнедеятельности. У сумчатых эта система относительно неэффективна, а детёныши должны рождаться довольно рано. Они крошечные и недоразвитые, проводят первую часть своей жизни «снаружи» в сумке вне тела матери, и покидают её все чаще и чаще по мере того, как становятся более способными постоять за себя. Плацентарные млекопитающие обладают улучшенной системой питания плода и удаления отходов его жизнедеятельности и используют её до достижения более продвинутой стадии развития. После рождения млекопитающие обоих типов первую часть своей жизни питаются молоком, которое выделяется у их матерей.
Писатели-фантасты часто пытались изобрести новые виды репродуктивного цикла – в частности, такие, работа которых не очевидна для первых людей, которые их наблюдали. В книге Сьюзен Шварц «Наследие полёта» взрослые летуны и личинки-едоки вначале рассматриваются как два разных вида, один из которых очень привлекателен, а другой совершенно отталкивающ для человека.*

Теплокровные или холоднокровные?
Известных нам животных часто условно подразделяют на «теплокровных», подразумевая, что у них есть внутренний механизм поддержания температуры своего тела в узком диапазоне, несмотря на колебания условий окружающей среды, и «холоднокровных», что означает, что у них такой особенности нет, и потому они становятся теплее (и активнее) или холоднее (и менее активными) всякий раз, когда это происходит с окружающей их средой. «Холоднокровный» – это слово, как минимум, в некоторых случаях оказывается нелестным упрощением. Многие рептилии довольно тщательно контролируют температуру своего тела (в пределах градуса или около того), пока у них есть возможность перемещаться между более тёплыми и более прохладными местами. Однако они очень зависимы от наличия такого выбора и на практике стремятся проводить большую часть своего времени, просто лёжа в таких местах, где температура кажется подходящей. Теплокровное животное, обладающее встроенными средствами оптимизации своей температуры, может оставаться активным в гораздо более широком диапазоне условий. Недостатком здесь будет то, что оно должно сохранять активность большую часть времени и есть гораздо больше, чем его холоднокровные собратья. Вероятнее всего, разум имеет больше шансов развиться у теплокровных существ – и для этого у них есть мощный стимул, поскольку они не могут слишком долго обходиться без пищи.
Во многих климатических поясах теплокровным животным также нужны покровы, помогающие им сохранять тепло тела. (Насколько сильно они им нужны, зависит от их размеров – как правило, крупные животные нуждаются в них меньше, поскольку низкое значение отношения поверхности к объёму их тела помогает им сохранять тепло.) Утеплителем тела могут быть волосы или перья, а также что-то вроде пенной изоляции.* У людей и, возможно, у других разумных видов природная теплоизоляция отсутствует и добавляется по их желанию в виде одежды. В климате, где эволюционировали первые люди, особой необходимости в теплоизоляции тела не было, и это может объяснить, почему они утратили большую её часть. Позднее, когда они расселились в другие регионы, способность создавать искусственную теплоизоляцию значительно повысила их способности к адаптации.

Разумеется, покровы тела предназначены не только для теплоизоляции. Они также обеспечивают защиту и, возможно, должны служить и другим целям, что может сильно повлиять на их истинную природу. Перья особенно хорошо показывают себя в полёте, поэтому для птиц они стали стандартной принадлежностью; однако летучие мыши доказывают, что для полёта они не обязательны. Тела розанов Марка Стиглера, которые во время своей бурной взрослой жизни должны выделять очень много ненужного тепла, покрывают «сотни тонких охлаждающих пластинок, розанский эквивалент чешуи или перьев», но человеку они кажутся очень похожими на лепестки цветка.

Чувства
Средства для принятия решений о порядке действий в ответ на происходящее вокруг будут бесполезны, если у вас нет способов узнать, что происходит вокруг вас. Таким образом, любой успешный организм нуждается в органах чувств, чтобы получать информацию об окружающей среде. Даже растению требуется «знать», в какой стороне солнце и где находится верх.
В тех местах, где свет легкодоступен и свободно распространяется, зрение, вероятно, является самым полезным из чувств. Оно может передавать большой объём информации, передаёт её быстрее, чем любой другой носитель, и передаёт с очень высокой точностью. Например, вы можете посмотреть издалека на футбольное поле в разгар игры и точно определить, где находится каждый из игроков. Для этого, конечно же, требуется хорошо развитое зрение. Вероятно, глаза возникли как простые светочувствительные пятна, которые лишь сообщали владельцу, где больше или меньше света. Сложные глаза насекомых представляют собой лишь нечто немногим большее, чем скопления таких пятен, позволяющие приблизительно распознавать форму и движение, но мало деталей – поэтому у высокоинтеллектуальных животных их наличие маловероятно. Самые умные животные на Земле, представляющие пару крупных эволюционных линий (хордовые и моллюски), независимо приобрели в ходе эволюции глаз типа «камера с линзой», в котором хрусталик формирует детальное изображение объекта и проецирует его на сетчатку, где плотно упакованные фоторецепторы могут посылать в мозг сигналы, составляющие точное изображение объекта.
Два глаза обладают большим преимуществом перед одним: они обеспечивают восприятие глубины и помогают оценивать расстояния. (Однако это не единственный способ, которым их можно использовать. Африканские хамелеоны используют свои два глаза для более или менее независимого сканирования двух отдельных полей зрения.) Преимущество большего количества глаз, чем два, менее очевидно или не так велико, хотя вы, конечно, можете представить себе конкретные случаи, в которых они давали бы это преимущество. Один-два глаза на затылке могли бы пригодиться, если бы вас часто преследовало много нападающих (или если вы преподаёте в четвёртом классе). В рассказе «Очки Тинкера» (“Tinker’s Spectacles”) Грегори Беннетт представил такую ситуацию, в которой дополнительный глаз (и иной вид нейронных связей) мог бы обеспечить дополнительный вид зрения, полезный в особых обстоятельствах. Жизненный цикл пледов зависит от их борьбы с быстро движущимися хищниками под названием гиро-птицы. Для этого эволюция дала им набор из трёх глаз; два из них дают информацию о дальности, но не могут быстро настраиваться, а третий глаз взаимодействует с ними, позволяя оценить, насколько быстро меняется эта дальность.
Представить модификации, которые могли бы подойти глазам для специальных задач, сравнительно несложно. Можно было бы придумать телескопический глаз, или глаз с «зумом», хотя неясно, в каких условиях он был бы действительно необходим. Земные хищные птицы достигли поразительной остроты зрения с использованием более «обычных» глаз, оптимизированных для формирования изображения с высоким разрешением на больших расстояниях. Обитающие в тропиках рыбы «четырёхглазки» на самом деле обладают двумя глазами, но в каждом из них есть две радужные оболочки и две сетчатки: одна – чтобы видеть над водой, а другая – под водой. У ночных животных за сетчаткой часто есть отражающий слой, который даёт им второй шанс на использование света, который глаз дневного животного потратил бы впустую. В своём рассказе «… И утешение врагу» (“… And Comfort to the Enemy”) я сделал ещё один шаг вперёд: у тсапели, одной из немногих ночных цивилизаций, которые я могу припомнить, в глаза встроены «прожекторы». Некоторые животные действительно испускают свет; тсапели должны делать это с необычайно высокой интенсивностью и там, где это нужно, фокусируют свет в виде пучка.
А как насчёт глаз, использующих другие части спектра электромагнитного излучения? Та его часть, которую мы называем «видимым светом», вероятнее всего, с некоторой степенью приближения окажется самой полезной и на других планетах, поскольку это часть спектра, для которой атмосферы, скорее всего, окажутся относительно прозрачными. Однако не стоит предполагать, что другие существа будут видеть ровно ту же самую часть спектра, которую видим мы. Они могут отдавать предпочтение цветам, которые обильнее всего излучает их собственная звезда (и которые лучше всего проводит их собственная атмосфера). Они могут видеть более узкую часть спектра, чем мы, или несколько более широкую – расширенную в ультрафиолетовую и/или инфракрасную область. (Некоторые животные на Земле уже умеют это; некоторые насекомые видят ультрафиолет, но не видят красный цвет, а змеи, называемые ямкоголовыми, обладают органами для обнаружения инфракрасного излучения теплокровной добычи.*)

Они вряд ли будут использовать длины волн, которые будут значительно короче или длиннее, чем «видимый свет». Рентгеновские лучи и гамма-лучи не слишком обильно представлены во многих средах, чтобы обеспечить надёжный источник освещения – и это к счастью, потому что они, как правило, губительны для живых клеток. Радиоволны страдают от общей с ними проблемы доступности, и вдобавок для них потребовался бы глаз весьма внушительных размеров, чтобы сформировать изображение с подходящим разрешением.
В некоторых средах обитания зрение не особенно полезно, поскольку света не хватает, и/или они плохо проводят его. Во многих случаях в таких условиях слух работает лучше – и из-за того, что даже существам, которые полагаются в основном на зрение, иногда приходится оказываться в таких условиях, они, как правило, обладают ещё и достаточно хорошим слухом. Обычно дальность обзора в джунглях настолько невелика, что какого-то врага, которого вы можете увидеть, вы видите слишком поздно. Однако звуковые волны гораздо длиннее, чем световые, и распространяются, огибая препятствия, поэтому услышать что-либо можно задолго до того, как это можно будет увидеть. Если добавить такие усовершенствования, как парные уши и наружные ушные раковины сложной формы (как у нас), можно даже получить довольно чёткое представление о том, где находится источник звука. У ночных животных вроде некоторых пустынных лисиц наружные уши могут быть очень большими по той же причине, по которой очень велики астрономические телескопы: чтобы собрать как можно больше энергии и позволить своему обладателю слышать очень слабые звуки.
Наземные животные обычно используют относительно ограниченный диапазон звуковых частот, хотя точный выбранный диапазон значительно варьирует. У здоровых людей он составляет примерно от двадцати до двадцати тысяч герц; или примерно десять октав, поскольку повышение на октаву означает удвоение частоты. Это всё равно значительно больше, чем диапазон нашего зрительного восприятия, который составляет чуть меньше одной октавы. Обладание способностью воспринимать и различать такой широкий диапазон частот в какой-то степени компенсирует нашу неспособность слышать нюансы – то есть, образы, – которые мы различаем с помощью света. Мы также научились различать множество вспомогательных признаков звука – таких, как форма волны (которую мы воспринимаем как «качество тона») и вариации высоты тона и амплитуды. Это сделало его отличным способом передачи информации, поэтому многие животные приобрели также звуковоспроизводящие органы для передачи сигналов друг другу – и в некоторых случаях эти сигналы развиваются в язык.
У животных, мало использующих зрение, звуковое восприятие может быть развито ещё сильнее, иногда в форме, напоминающей форму использования нами света. Дельфины могут слышать и издавать звуки в гораздо более широком диапазоне частот, чем мы, – вероятно, до двухсот килогерц. В дополнение к использованию звука для общения такими способами, сложность которых мы только начинаем понимать, они используют его в качестве «сонара» для ориентирования в воде и определения местоположения пищи. Дельфин может посылать вперёд высокочастотный звуковой импульс и путём анализа эха от него узнавать не только то, где находятся объекты, но и довольно много о том, что это за объекты и как они ведут себя. Видимость в воде часто бывает довольно ограниченной, поэтому звук – это лучший доступный способ для создания «картинок». Все звуковые волны длиннее световых, поэтому не могут формировать изображение с таким же высоким разрешением; но высокочастотный звук может работать достаточно хорошо. В среде, где свет вообще не справляется со своей задачей, высокочастотный звук выигрывает.
У химических чувств вроде обоняния и вкуса также есть своё применение. Последнее ценно для нас главным образом для подтверждения того, что пища, которая уже находится у нас во рту, на самом деле является тем, чем мы её считаем. Оно также поощряет приём пищи, обеспечивая положительное подкрепление в форме удовольствия. Для некоторых других животных оно значит гораздо больше, чем всё сказанное выше. Похоже, что дельфины используют чувство, которое, наверное, лучше всего назвать «вкусом», для того, чтобы извлечь много информации из воды, в которой они плавают. Лосось пользуется им, чтобы найти обратный путь туда, где он вывелся, чтобы отложить свою икру.
Обоняние позволяет обнаружить множество разных вещей, от пищи до хищников, которые ещё не приблизились в упор, но уже находятся достаточно близко, чтобы им стоило уделить самое серьёзное внимание. Это особенно полезно в таких местах, как уже упомянутые джунгли. У некоторых хищников вроде собак и кошек оно развилось в нечто гораздо более чувствительное и утончённое, чем наш относительно грубый вариант. Тем не менее, представляется маловероятным, что оно будет надёжно служить в роли основного чувства дальнего радиуса действия, несущего очень подробную информацию такой же точности, как зрение или слух. Обоняние работает путём обнаружения и идентификации следовых молекул, которые распространились через атмосферу или жидкую среду от источника запаха до носа (или того, что вместо него) нюхающего субъекта. Здесь возникает двоякая проблема: такие молекулы движутся значительно медленнее, чем световые или звуковые волны, и при столкновениях с другими молекулами по пути они с большой степенью вероятности будут менять направление движения. Таким образом, они не могут дать достоверную информацию о быстро меняющихся условиях и не дают особенно точного представления о том, откуда они появились. (Разумеется, за исключением узкоспецифичных условий – таких, как в «Необычном чувстве» Хола Клемента, где безвоздушная среда позволяла молекулам перемещаться по [обычно] почти прямым линиям. Таким образом, его инопланетяне могли использовать органы, напоминающие камеру-обскуру, чтобы создавать «образ» пищи или добычи, используя молекулы вместо света или звука.)
Многим организмам также понадобятся некоторые органы чувств ближнего радиуса действия, чтобы информировать их об условиях внутри их собственного тела и в непосредственной близости от него – например, об остром предмете, горячем утюге или кубике льда, прижимающемся к их коже. Полукружные каналы в ушах дают нам чувство равновесия, которое позволяет нам сохранять невероятную вертикальную позу, которую многие из нас считают само собой разумеющейся. Боковая линия рыб позволяет им отслеживать малейшие изменения давления воды и течения. Некоторые рыбы могут обнаруживать (и создавать) электрические поля. Есть свидетельства, указывающие, что птицы следят за магнитным полем Земли, чтобы облегчить себе перелёты на большие расстояния (что может привести к неприятностям, когдв это поле в очередной раз изменится на противоположное, как это периодически происходит). Изобретая инопланетян для новых условий жизни, вы можете обнаружить, что иные специализированные органы чувств по-прежнему желательны и убедительны.

Излишества
В данный момент мы уже рассмотрели многие основные характеристики, которые вы захотите учесть при создании своих инопланетян, но у вас всё равно остаётся возможность поэкспериментировать с множеством второстепенных черт. Помните, что эволюция не всегда находит наилучшее возможное решение проблемы, и что корреляция между генами и признаками далека от состояния «один ген – один признак». Если эволюция ведёт отбор по одному признаку (например, длинная шея), может случиться так, что тот же набор генов случайно порождает другой признак (скажем, веки зелёного цвета). До тех пор, пока «побочный» признак не несёт в себе достаточно большого эволюционного ущерба, сводящего на нет преимущество «основного» признака, он может свободно распространяться по популяции. Некоторые особенности «эволюционно безразличны»: например, у людей вопрос о том, карие у вас глаза, или голубые, редко становится вопросом жизни и смерти. Другие могут наносить некоторый вред, но не настолько большой, чтобы он имел какие-либо значительные эволюционные последствия. Наши зубы мудрости (явно оставшиеся с тех времён, когда у наших предков были более длинные челюсти) в настоящее время причиняют многим из нас боль и неудобства, но мало кому приносят заметную пользу; но они также не часто убивают нас и не препятствуют размножению.
Такие признаки я собрал здесь вместе под названием «излишества» – это «дополнения», которые могут быть у организма, но не обязательно. Это могут быть излишества в буквальном смысле – в виде «декоративных» участков кожи или шерсти, или таких вещей, как цветовые узоры, точное количество пальцев на ногах или способность менять цвет. Такие варианты могут дать вам как писателю наилучшую возможность получить удовольствие от своих инопланетян, придав им характер и индивидуальность. И в некоторых случаях они могут стать гораздо важнее, чем были изначально. Например, в некоторых условиях изменения цвета могут быть чем-то несущественным, но в других они оказываются весьма полезными для маскировки или общения.

Самоизменение
Наконец, следует подчеркнуть, что, как только вид приобретает способность перестраивать искусственным путём собственную генетику, все ограничения, связанные с естественной эволюцией, в значительной степени ослабевают. Люди в том виде, какие мы сейчас, совершенно неспособны постоянно жить под водой без технической помощи. Но мы можем представить себе создание генетически модифицированных людей с жабрами вместо лёгких, которые могли бы жить только под водой.* Аналогичным образом мы можем встретить либо на Земле, либо на их собственной территории таких инопланетян, которые видоизменили себя и приобрели облик, совершенно непохожий на тот, который унаследовали их «природные» предки. Это может привести к интересным недоразумениям, скажем, если группа людей пытается угадать, откуда прибыла группа инопланетян, анализируя их внешний вид и образ жизни.

НЕСКОЛЬКО СОВЕТОВ В ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Однако если мы ограничимся формами, эволюционировавшими естественным путём, суть предыдущих рассуждений скорее сходится с мнением де Кампа в том, что в условиях, подобных земным, предпочтителен более или менее гуманоидный облик – как минимум, в той же степени гуманоидный, что у обезьяны, дейнониха (разновидность мелких динозавров) или кенгуру. Но заметьте также, что даже в их случае обычно будут наблюдаться заметные различия, поэтому не следует брать в привычку писать об инопланетянах, которые в точности похожи на людей. Для этого потребуются точно такие же условия, как на Земле, и с учётом всего диапазона возможностей они, разумеется, будут большой редкостью.
И никогда не забывайте, что диапазон значительно шире, чем «земные условия». Даже планеты, которые достаточно сильно похожи на Землю, обычно будут несколько отличаться, а некоторые из них будут отличаться сильно. В их случае жизнь может сильно отличаться от той, к которой мы привыкли, и вы должны спроектировать её таким образом, чтобы она соответствовала окружающей среде.
Независимо от того, насколько ваша планета похожа или не похожа на Землю, основной принцип заключается в следующем: если вы хотите создать правдоподобных, интересных инопланетян, вы не можете просто увеличить или уменьшить в масштабе какое-то земное существо, или слепить вместе черты двух или более существ (например, посадить голову лося на тело медведя гризли). Каждое живое существо должно соответствовать той среде, которая его породила. А форма тела и окружающая среда будут совместно формировать его образ жизни и тип культуры (если таковая имеется), которую он создаёт.

СОДЕРЖАНИЕ

ГЛАВА 1
Зачем писать об инопланетянах?
Причины, по которым стоит писать об инопланетянах, и как эта книга поможет вам сделать своё произведение более правдоподобным и запоминающимся.

• Основные вопросы • Потенциальные отправные точки • Цели этой книги

ГЛАВА 2
Что будет правдоподобным?
Важность правдоподобия в научной фантастике и как его достичь в вашем собственном научно-фантастическом творчестве.

• Разница между научной фантастикой и фэнтези • Знай свои науки

ГЛАВА 3
Основы астрономии
Как астрономы собирают и используют данные, как образуются звёзды и планеты, и как использовать эту информацию для построения вашего мира.

• Рабочие инструменты • От Большого Взрыва до галактик • Звёздный зверинец и как он пополнялся • Важнейший побочный продукт: планеты и луны • Вводный курс по созданию миров • Важность вашей звезды • Долгота дня и наклон оси

ГЛАВА 4
Биохимические основы
Универсальные свойства жизни и некоторые инопланетные альтернативы.

• Жизнь на Земле • Инопланетные альтернативы • Насколько распространена жизнь? Парадокс Ферми

ГЛАВА 5
Создавая живые организмы: Тела и умы инопланетян
Создание инопланетян, которые соответствуют условиям их окружения.

• Конвергентная эволюция • Закон квадрата-куба • Разум и его альтернативы • Проблемы и решения: каталог вариантов • Несколько советов в заключение

ГЛАВА 6
Создание инопланетных обществ
Разработка инопланетных обществ на основе особенностей человеческих обществ (а также обществ насекомых и животных).

• Элементы культуры: наше прошлое и его последствия • В грядущие времена: старше и мудрее? • А если они не такие, как мы?

ГЛАВА 7
Инопланетный язык
Создание среды для обмена информацией для ваших инопланетян.

• Рабочие инструменты: мини-музей лингвистических диковинок • За гранью человеческого • Практические советы

ГЛАВА 8
Взаимодействие с людьми
Динамика взаимодействия между человеком и инопланетянином.

• Установление контакта: физическая проблема • Почему этого не произошло? Пересмотр парадокса Ферми • Виды взаимодействий

ГЛАВА 9
Пишем об инопланетянах:
Показываем нравы и мотивации инопланетян
Ваяем инопланетных действующих лиц и конфликты.

• Люди в забавных костюмах • Каждый инопланетянин – это личность • Об опасности чтения лекций • Точки зрения • Языковые проблемы

ГЛАВА 10
Изучение примеров
Несколько примеров интегрированных комбинаций «инопланетянин/инопланетный мир».

• Немного от меня лично… • …И немного от других авторов • С чего вам стоило бы начать?

ГЛАВА 11
Движемся дальше: жизнь – не такая, какой мы её знаем
Расширяем критерии научной фантастики.

• За рамками планет и химии • За пределами известного науке • Заключение

Книжная полка ксенолога:
Источники, в том числе журналы и программное обеспечение

Глоссарий отдельных терминов