ГУМИНОИДЫ* НА ДРУГИХ ПЛАНЕТАХ?

Автор: РОБЕРТ БИРИ

«ВЕРОЯТНОСТЬ эволюции какой-то живой системы, скорее всего, высока. Пойдёт ли эволюция в определённом направлении, – это уже другой вопрос. Таким образом, вероятность появления в ходе эволюции именно человека должна была быть чрезвычайно мала a priori, поскольку существовало почти бесконечное число других возможностей. Даже вероятность эволюции организма с такой нервной системой, как у нас, была, я думаю, чрезвычайно мала из-за огромного количества альтернатив. Поэтому я нисколько не надеюсь, что мы когда-нибудь наладим обмен сообщениями с живыми существами на других планетах, хотя таковых вполне может оказаться много на множестве планет»[1].

Я думаю, что, как минимум, некоторые биологи не согласились бы со всем, кроме первого предложения данного утверждения. Из-за сохраняющегося интереса к возможному межпланетному обмену сообщениями я хотел бы привести доводы в пользу противоположной точки зрения, а именно, что если жизнь эволюционировала на других планетах в других солнечных системах, и что если какая-то популяция вышла на уровень понятийного мышления, то весьма вероятно, что организмы, наделённые таким свойством, будут обладать значительным сходством с Homo sapiens.
По сути, этот довод основывается на предпосылке, что физические характеристики сил природы, доступные формы энергии и условия окружающей среды, которые позволили бы жизни возникнуть и эволюционировать, таковы, что налагают серьёзные ограничения на количество направлений изменений, доступных эволюционирующим формам. Число альтернативных возможностей отнюдь не бесконечно; напротив, их число весьма ограничено. Это ограниченное число доступных путей привело к бесчисленным случаям конвергентной эволюции у растений и животных.
Человек – это результат целого ряда эволюционных «прорывов»; он представляет собой результат решения ряда значительных эволюционных проблем. Лишь немногие из них обсуждаются здесь, чтобы проиллюстрировать обоснованность предположения об ограниченном числе решений или путей, доступных на каждом из этапов длительной эволюции от возникшей путём абиогенеза органической материи к существу, способному к мышлению.
В этих рассуждениях жизнь определяется как система материи, обладающая способностью к наследованию и изменчивостью. Такой системе материи требуется периодическое или непрерывное поглощение вещества и энергии. Ещё в 1913 году Хендерсон [2] выдвинул довод о том, что среди всех известных элементов только углерод удовлетворяет множеству требований, необходимых для существования воспроизводящейся живой системы. Далее он утверждает, что такая система могла развиться только в воде. Недавно эту идею подтвердил Юри [3]. В настоящее время данный довод является настолько общепринятым среди учёных, что редко кто отмечает, что он представляет собой основное ограничение для числа доступных жизни эволюционных путей [4]. Позднее биохимики утверждали, что живая система на основе углерода должна также основываться на высокоэнергетической фосфатной связи. Тот факт, что система АТФ-АДФ является общей для всех живых систем, иллюстрирует ограниченный диапазон биохимических альтернатив [5]. Построение живых систем на углеродном каркасе в воде означает, что мы ограничены температурным диапазоном, не слишком сильно отличающимся от того, что наблюдается на Земле.
Из-за ограниченности доступного периода времени, порядка пяти-десяти миллиардов лет, и из-за других ограничивающих факторов живая система, вероятнее всего, возникнет в жидкой среде после поступления химических соединений с поверхностей раздела твёрдое тело-жидкость и жидкость-газ. Хотя возникновение жизни из твёрдой или газообразной системы, возможно, и не исключено, это событие, безусловно, будет крайне маловероятным.
Если живая система должна эволюционировать до появления какой-либо значительной степени сложности, эволюция должна породить некоего рода автотрофный организм, поддерживающий существование ранних гетеротрофных форм. Благодаря тому, что становится возможным поглощение большего количества энергии, фотосинтез и окислительная атмосфера в конечном итоге вытеснят многие возможные хемосинтетические автотрофные энергетические системы.
В ходе долгой эволюции в море, которая должна предшествовать вторжению на сушу, травоядные и плотоядные животные достигли высокой степени сложности и специализации. Живые организмы обоих типов будут двусторонне-симметричными, поскольку вязкость среды требует обтекаемой формы для обеспечения скорости преследования, скорости бегства и эффективного использования поглощённой энергии. В океанах Земли существует много радиально-симметричных животных. Однако почти все они произошли от двусторонне-симметричных предков, которые вели сидячий образ жизни. Радиолярии среди простейших и многие кишечнополостные представляют собой животных, которые, вероятно, обладают первичной радиальной симметрией. Они являются хорошими примерами низкого уровня организации, достигнутого радиально-симметричными животными. Вероятно, лучшие примеры вторично приобретённой радиальной симметрии можно найти у кольчатых червей. Сидячий образ жизни сопровождается многими изменениями, но самыми важными для данного обсуждения являются редукция сенсорных структур и дегенерация нервной системы. Только активный образ жизни, погоня за добычей и бегство от хищников привели к появлению более крупных и сложных нервных систем [6].
Результатом активного поиска пищи и преследования добычи стало появление двусторонне-симметричного животного со ртом на переднем конце тела и анальным отверстием на заднем [7]. Рот обязательно окружён органами чувств и хватательными органами. Вдоль тела и на его заднем конце могут быть разбросаны небольшие чувствительные органы, но практически во всех случаях, известных в животном царстве, передняя часть двусторонне-симметричного животного снабжена самыми большими и разнообразными чувствительными приспособлениями [8]. Это не результат какого-то случайного события в далёком прошлом, а всего лишь одна из многих возможностей. Рот в переднем положении с окружающими его чувствительными и хватательными приспособлениями эволюционировал у одной группы за другой, вновь и вновь. Поэтому будет совсем неудивительно обнаружить самый крупный нервный ганглий или головной мозг на переднем конце в непосредственной близости от основных органов чувств.
Организм, у которого головной мозг и органы чувств расположены на переднем конце, обладает рядом важных адаптивных преимуществ. Во-первых, требуется время, чтобы передать воспринимаемую информацию по нервам, и успешное животное – это не то животное, которое пересылает данные в собственный хвост, а затем обратно, к органам захвата или поглощения пищи. Во-вторых, нервный ганглий или головной мозг представляет собой интегрирующий центр, который оценивает различные поступающие сигналы и отправляет командный сигнал. Для экономии места, снижения вероятности повреждения и уменьшения помех и шума выгоднее использовать короткие чувствительные проводники и длинные командные проводники. Так что мозг и основные органы чувств расположены близко друг к другу. Даже у животных вроде кальмаров, одинаково легко способных двигаться в двух противоположных направлениях, основные органы чувств сосредоточены на одном конце тела рядом с мозгом и ртом. Основные органы чувств не перемещаются в отдалённые части тела, равно как и мозг.
Таким образом, мы можем быть более чем уверены, что высокоразвитые животные будут двусторонне-симметричными, и что у них будет большой головной мозг на переднем конце, возле рта, в непосредственной близости от самых крупных и разнообразных органов чувств.
С учётом того, что жизнь впервые возникнет в жидкой среде, воде, мы можем быть уверены, что в жидкой среде эволюция пройдёт долгий путь, прежде чем какая-то популяция организмов сможет вторгнуться на границу раздела твёрдого вещества и газа и завладеть ею. Вполне возможно, что водная популяция может покинуть свою океанскую среду обитания подземным путём или вторгнуться в атмосферу напрямую с поверхности океана. Однако если мы вспомним, что осуществляющей прорыв популяции нужен источник энергии, становится очевидным, что обе эти возможности весьма маловероятны. Кроме того, мы, вероятно, можем исключить возможность появления летающих растений или роющих хемосинтезирующих автотрофов. Долговременная колонизация и масштабное использование границы раздела земля-воздух требуют, чтобы наземные растения, автотрофы, разлагающие вещество гетеротрофы, и наземные животные, гетеротрофы, эволюционировали совместно во взаимозависимых сообществах. Воздух, по всей вероятности, может быть освоен только вслед за границей земля-воздух и через границу земля-воздух. Хотя некоторые рыбы и кальмары способны совершать короткие полёты в воздухе, все настоящие летуны эволюционировали на суше. Водные насекомые вторично завоевали воду с суши.
На Земле эволюция самого крупного мозга произошла на границе между твёрдой поверхностью и воздухом. В настоящее время мы знаем, что в различных нервных тканях используются, как минимум, пять различных химических синаптических медиаторов. Представляется весьма вероятным, что высшие формы земной жизни взяли на вооружение самые эффективные из них и добились максимально возможного уровня миниатюризации нервных клеток и проводящих тканей. Если это предположение верно, то для понятийного мышления потребуется крупный интегрирующий центр, мозг, похожий по размеру на наш собственный [9]. Если принять это предположение, мы можем быть в достаточной степени уверены в том, что крупный мозг не разовьётся ни под землёй, ни в воздушной среде обитания.
Недавняя работа, посвящённая дельфинам [10], показывает, что мы не можем быть столь же уверены в том, что самый крупный мозг на других планетах не развился бы в водной среде. Однако я думаю, что это крайне маловероятно по следующим причинам. В настоящее время достаточно надёжно установлено, что большой мозг человека эволюционировал одновременно с социальным поведением, использованием орудий труда и речью [11]. Если бы развитие любой из этих составляющих оказалось заторможенным, Homo никогда не достиг бы уровня развития понятийного мышления. Хотя социальное поведение и речь или, как минимум, общение имели бы (и действительно имели) большое значение для адаптации и выживания в море, конструирование орудий труда в жидкой среде крайне маловероятно из-за плотности и вязкости воды. Морская выдра всплывает на поверхность, чтобы раздавить хрупкий корм в виде морского ежа у себя на груди, плавая на спине. Очень трудно ударить себя кулаком в грудь, полностью погрузившись под воду. Использовать рычаг для извлечения камней или пищи со дна, будучи целиком погружённым под воду, также затруднительно. Простейшие орудия труда, брошенные камни и палки, были бы бесполезными в море. Поэтому, исходя из того, что под водой орудия труда работали бы гораздо менее успешно, чем на суше, весьма вероятно, что животные с самым большим мозгом будут эволюционировать на границе воздух-суша [12]. Аналогичным образом использовать орудия труда во время полёта – это очень маловероятная возможность.
В связи с этим возникает вопрос о передвижении по суше. Для этой проблемы существует множество ответов и решений, среди которых скольжение по слизи, ползание за счёт изгибов тела и хождение на ногах. Не может быть никаких сомнений в том, что последний метод превосходит все остальные, если рассматривать возникающее при этом трение, затрачиваемую энергию, а также достигнутую скорость и маневренность. Весьма показательно то, что никогда, ни у одного живого организма эволюция не создала колёс – одного из величайших достижений человека. Основная причина этого заключается в том, что живые ткани просто не приспособлены к высоким нагрузкам, которые должен выдерживать подшипник колеса. На суше есть ещё один ограничивающий фактор – недостаточная площадь ровной поверхности, на которой можно использовать колёса. Таким образом, количество возможных конструкций, опять же, весьма ограничено. Потребуются ноги.
Далее мы подходим к вопросу о том, сколько будет ног: одна, две, три, четыре, шесть, десять, тысяча? Ископаемые останки показывают, что как в морской, так и в наземной среде существует сильное давление отбора, которое приводит к редукции множественных придатков. Эта закономерность проявляется настолько хорошо, что получила название «закона», – закона Уиллистона. Вероятно, мы можем исключить нечётное количество придатков – состояние, к которому приближалось много различных групп животных, но которого они в действительности так и не достигли. Существуют кенгуру на трёх «точках», Collembola, или ногохвостки, на семи «ногах», широконосые обезьяны с пятью «руками», и ещё много других примеров. Все они по разным причинам могут быть исключены из списка реальных конкурентов плана тела с парными конечностями. Хотя на Земле обитает огромное количество организмов с парными конечностями, все они, за исключением позвоночных с двумя парами и насекомых с тремя парами, по сути, являются беглецами из глубин воды, добившимися лишь умеренного успеха, или даже хуже (мои извинения акарологам и их восьминогим друзьям). Почему именно высшие позвоночные в конечном итоге обзавелись лишь четырьмя ногами – это ещё одна история, которая возвращает нас в жидкую среду, где проходила их ранняя эволюция. По мере того, как эволюционировали всё более скоростные пловцы, у них развились стабилизирующие и управляющие придатки различного рода [13]. Подробности того, почему победителями оказались четыре, обсуждаются в трудах по зоологии позвоночных лишь вкратце, хотя это, несомненно, было фундаментальной необходимостью для вторжения позвоночных на сушу [14].
Не сразу ясно, почему у насекомых именно шесть ног, но это связано, возможно, с их небольшим размером и экзоскелетом из хитина. В любом случае, представляется наиболее вероятным, что у нашего внеземного гуминоида будет два или три набора парных придатков. Готов поспорить, что меньшее число более вероятно.
Для внеземных животных часто предполагается наличие множества органов чувств с самыми разнообразными функциями. Почти наверняка гуминоиды из дальнего космоса будут обладать чувствительными органами для света (зрение), химических веществ, находящихся в растворах или рассеянных в воздухе (вкус и обоняние), а также изменения давления (слух). Будут ли у них датчики магнитных полей, нельзя сказать наверняка [15]. Можно привести веские доводы в пользу наличия всего лишь двух глаз, расположенных так, чтобы обеспечивать бинокулярное зрение, и двух ушей, отвечающих за бинауральный слух. Мы также можем привести веские доводы в пользу того, чтобы орган обоняния находился непосредственно надо ртом. У животных с высокой остротой зрения и, вероятно, у многих других его основная функция заключается в проверке природы веществ, которые уже готовы попасть в рот: ядовиты ли они, или всё же съедобны?
Может ли организм, обладающий понятийным мышлением, обладать дополнительными органами чувств, функционирующими в других частях электромагнитного спектра, лежащих за границами видимого света? Отталкиваясь от биохимических ограничений и энергетических потребностей, Уолд [16] утверждает, что не может. Безусловно, способность обнаруживать инфракрасное излучение ночью имела бы большое значение для выживания. Возможно, могла бы существовать акустическая система определения расстояния, аналогичная таковой у летучих мышей, и в этом случае уши будут пропорционально крупнее, чем у нас. Однако в этом случае могут быть несколько редуцированы глаза. С другой стороны, какая-то заметная редукция зрительных сенсоров стала бы серьёзным препятствием на пути эволюции орудий труда и связанной с ней эволюции большого мозга.
А как насчёт пальцев? Хотя считается, что человеческая кисть является относительно неспециализированной структурой среди позвоночных, трудно представить себе более действенное устройство. С таким же успехом могли бы функционировать три, четыре, шесть или семь пальцев, но, разумеется, сочетание когтей, пальцев, пинцета, ножей и тому подобного так работать уже не будет. Если мы примем два за минимальное количество, а десять за максимальное, то наиболее вероятным количеством окажутся четыре, пять или шесть пальцев, и наш внеземной гуминоид будет считать в восьмеричной, десятичной или двенадцатеричной системе.
Мы могли бы рассмотреть природу наружных покровов. Будет ли у него чешуя, оперение, шерсть, пена или целлофановая обёртка? Подозреваю, что компетентный специалист по зоологии позвоночных, консультирующийся с биохимиком, мог бы привести веский довод в пользу кожи и волос.
Не сомневаюсь, что читателю приходило в голову множество других вариантов, и обсуждать их можно до бесконечности. Я обдумал и отверг зелёную кожу, репродуктивные органы на груди*, системы антенн, нервный тяж в вентральном положении, различные температурные режимы, гравитационные системы с более сильным и более слабым притяжением и многие другие варианты.

Те, кто хочет предложить альтернативы, не рассмотренные здесь, должны понимать, что для серьёзного рассмотрения предложенных ими модификаций внеземных гуминоидов необходимо разработать разумную комбинацию эволюционных шагов для объяснения полученных в итоге структур.
Если перефразировать этот довод, то обладающая понятийным мышлением популяция живых организмов может возникнуть только в процессе эволюции. Если учитывать девяносто два известных элемента природного происхождения, доступные формы энергии и ограниченное время, то количество альтернативных решений для основных этапов, ведущих к созданию организма с понятийным мышлением, весьма ограничено. Явление конвергентной эволюции настолько широко распространено как в растительном, так и в животном царстве, что здесь оно не нуждается в особом разъяснении. Достаточно сказать, что имеющиеся данные вновь и вновь свидетельствуют о том, что в процессе эволюции животные и растения независимо приобретали не только сходные структуры, но и сходные биохимические системы и сходные модели поведения для решения одних и тех же фундаментальных проблем.
Если нам не удаётся общаться с существами с других планет, обладающими понятийным мышлением, то это происходит не потому, что у них есть фундаментальные отличия от нас, а потому, что они либо значительно превзошли нас по уровню развития технологий и не заинтересованы в общении с нами, либо ещё не достигли нашего уровня развития и потому не могут этого сделать. Вероятно, это является фундаментальным фактором, который значительно сократил бы количество таких популяций, пытающихся наладить с нами контакт.
Если нам когда-нибудь удастся установить контакт со способными к осмыслению существами в открытом космосе, то они будут не сферами, пирамидами, кубами или блинами. По всей вероятности, они будут просто чудовищно походить на нас самих.

Благодарности

Я хотел бы поблагодарить Стивена Гулда, Мартина Мьюри, Стивена Ротбаума, Эдмунда Сэмюэля и Альберта Стюарта за их ценные критические замечания в отношении идей, изложенных в этой статье.

Источники

(1) Beadle, G. W; 1959. The place of genetics in modern biology. Eleventh Annual A.D. Little Mem. Lecture, Mass. Inst. Tech. (Одно из лучших, самых ёмких изложений данного вопроса). G. G. Simpson, 1964. Sci., 143 (3608): 769-775 недавно привёл похожий довод.

(2) Henderson, L. J., 1927. The fitness of the environment. Macmillan Co., N.Y., 317 pp. (copyright 1913).

(3) Urey, H. C., 1963. The origin of organic molecules. In "The Nature of biological diversity," J. M. Allen (Ed.), McGraw-Hill, N.Y., 1-43.

(4) Calvin, M., 1961. Chemical evolution. Condon Lectures, Univ. Oregon Press, Eugene, 41 pp.

(5) Baldwin, E., 1963. Biochemistry and evolution. In "The nature of biological diversity," J. M. Allen (Ed.), McGraw-Hill, N.Y., 45-68, обсуждает проблему отношения общности происхождения и конвергенции в эволюции биохимических систем. См. также Pantin, C, F. A., 1951. Organic design. Advanc. Sci., 8, 138-150; и Calvin, M., and G. J. Calvin, 1964. Atom to Adam, Am. Sci., 52, 163-186.

(6) Ramsay, J. A., 1952. A physiological approach to the lower animals. Cambr. Univ. Press, 148 pp. Carthy, J. D., 1957. An introduction to the behavior of invertebrates. Macmillan Co., N.Y., 380 pp.

(7) У плоских червей, у которых нет заднего прохода, рот находится в середине тела животного на животе. Несмотря на это и немногие другие исключения, нет сомнений в том, что лучшим решением проблем приёма пищи и выделения у активного животного является рот в переднем положении и задний проход – в заднем.*

(8) Интересными исключениями из этого правила, помимо низших беспозвоночных вроде гребневиков, кишечнополостных и плоских червей, могут быть крабы, которые бегают боком, и кальмары, которые преследуют свою добычу задом наперёд.

(9) Jerison, H., 1963. Interpreting the evolution of the brain. Human Biol., 85 (3), 263-291.

(10) Kellog, W. N., 1961. Porpoises and sonar. Univ. Chicago Press, 177 pp.

(11) Washburn, S. L., and F. C. Howell, 1960. Human evolution and culture. В книге S. Tax (Ed.). The evolution of Man. Univ. Chicago Press, 33-56.

(12) У раков-щелкунов, таких как Crangon, мы видим развитие гидравлического пистолета для глушения добычи. Возможна дальнейшая модификация этой системы для бросания метательных орудий, но следствием веса и размеров, необходимых для её успешной работы, вероятно, будет малоподвижный образ жизни и, следовательно, небольшой размер мозга. Ядовитые дротики брюхоногих моллюсков рода Conus представляют собой ещё одно возможное начало морских метательных орудий; однако они полностью являются производным их собственных тел, аналогично стрекательным клеткам кишечнополостных, и, следовательно, не являются орудиями труда.*

(13) Gregory, W. K., and H. C. Raven, 1941. Studies on the origin and early evolution of paired fins and limbs. Annals New York Acad. Sci., 42 (3), 273-360.

(14) Gunter, G., 1956. The origin of the tetrapod limb. Sci., 123 (3195), 495-496. Szarski, H., 1962. The origin of the Amphibia. Quart. Rev. Biol., 87 (3), 189-241.

(15) Brown, F. A., Jr., 1962. Response of the planarian, Dugesia, and the protozoan, Paramecium, to very weak horizontal magnetic fields. Biol. Bull. 123, 264-281.

(16) Wald, G., 1959. Life and light Sci. Amer., 201 (4), 92-108.

Оригинал статьи в формате PDF

Перевод на русский язык: Волков П. И.
г. Владимир, 2025 г.