Поваренная книга демиурга

Эта часть обзора получилась довольно большой и несколько отклонилась от общей темы, поэтому была вынесена в дополнение. Она больше похожа на сборник рецептов для тех, кто начинает делать свои первые шаги в мире спекулятивной биологии. Как у каждой домохозяйки есть свой любимый рецепт, так каждый из авторов, пишущих в жанре «спекулятивной биологии», имеет свой подход к созданию проекта. Поэтому в данном приложении автор этих строк изложит своё субъективное мнение относительно подхода к созданию проекта. С ним можно согласиться, можно не согласиться, и вполне возможно добавить что-то своё к уже имеющемуся рецепту сотворения мира, который ещё никто никогда не видел.
Создание вымышленного, но научно корректного мира похоже на решение уравнения со многими неизвестными, которые обретают определённое значение лишь в процессе работы, и иногда так и остаются неизвестными. Однако именно в этой доле неопределённости скрыт потенциал, необходимый для творчества, который придаёт проектам индивидуальность.
Начать работу над проектом следует с выбора интересующей области спекулятивной биологии, и с выбора подхода к описанию проекта. Можно уделить внимание лишь одной определённой группе живых существ, и показать её эволюцию во времени. Так поступили Дугал Диксон в «Человеке после человека» и Немо Рамджет во «Всех грядущих днях», рассказывая о гипотетической эволюции в будущем исключительно потомков нашего собственного вида. В других работах наблюдается биогеографический подход к описанию одного отрезка времени: так поступает Д. Диксон в книге «Новые динозавры. Альтернативная эволюция». Также единственному периоду времени посвящён сетевой проект «Спек», но в нём живые существа из современной нам параллельной реальности подробно рассматриваются в объёме соответствующих систематических групп, и отдельные разделы посвящены описанию живого мира разных регионов и отдельным наиболее интересным природным сообществам. Исключительно в рамках природных сообществ рассматривается фауна далёкого будущего в книге Д. Диксона «После человека. Зоология будущего». А творцы инопланетных или терраформированных миров вольны поступать, как угодно. В книге Уэйна Барлоу «Экспедиция» жизнь на планете Дарвин IV описана по природным сообществам, с отдельными примечаниями, касающимися систематики местных живых организмов. А проект «Серина» описывает разные эпохи развития жизни на искусственно терраформированной планете. Выбор способов изложения темы огромен; главное, чтобы исполнение проекта было интересным и корректным. В помощь миростроителям я составил сравнительную табличку для разных поджанров спекулятивной биологии.

Сравнение различных тематических направлений спекулятивной биологии

Краеугольный камень нового мира

Некоторые спекулятивно-биологические проекты описывают жизнь не на Земле, и даже не в Солнечной системе, а на планетах отдалённых звёзд. В таком мире творцу можно почувствовать себя свободным от анатомических ограничений обитателей планеты, которые накладывает на них Земля как место действия – план строения тела инопланетных существ явно будет другим. Логично также ожидать отличий в биохимии. Однако следует помнить, что в данном случае творец мира должен играть не только за эволюцию, но и за слепые силы неживой природы. Ведь даже на далёких звёздных системах законы физики и небесной механики действуют так же исправно, как в Солнечной системе и на Земле. Поэтому ксенобиолог, продумывая место действия для эволюции инопланетных существ, должен проявить в полной мере способности математика, чтобы рассчитать особенности планетной системы, на которой будет развиваться жизнь в его проекте. Это своего рода краеугольный камень его проекта, потому что именно характеристики планеты определяют природные условия на ней: длину суток, продолжительность года, состав и плотность атмосферы, размер полярных и экваториальных областей, изменение количества получаемого тепла в афелии и перигелии. Характеристики материнской звезды – интенсивность ультрафиолетового излучения, особенности спектра и количество света и тепла, посылаемого на планету – также являются условиями, определяющими облик местных существ и особенности основных этапов эволюции жизни в конструируемом мире. И именно от этих отправных точек нужно отталкиваться, определяя свойства живых существ, населяющих инопланетный мир. Примерами научно корректных миров могут быть «Мир больших приливов» Роберта Ибатуллина, и планета Фураха – проект Герта ван Дийка. Что интересно, оба проекта описывают планетные системы (совершенно разные!), вращающиеся вокруг одной и той же звезды Ню Феникса.
Для миров, базирующихся на Земле, всё проще: мы живём в этом мире, и многое о нём знаем из повседневной жизни. Однако если речь идёт о далёком прошлом, мы должны учитывать изменения состава атмосферы, химизма океанских вод, и даже скорость вращения Земли.

Думай, как эволюция

Личный опыт автора этих строк подсказывает основной принцип подхода к созданию проекта: «думай, как эволюция». То есть, при работе над собственным миром необходимо максимально полно учитывать известные принципы, законы и правила, в соответствии с которыми протекает эволюционный процесс, а также причинно-следственные связи между явлениями. Основная ошибка создателей фантастических миров – именно отступление от закономерностей процесса эволюции, наблюдаемых в природе и сформулированных человеком по результатам научных изысканий. «Эволюция так не работает!» – это самое веское возражение, с которым придётся столкнуться автору придуманного мира. Нет смысла перечислять здесь все законы и закономерности эволюции, которые выявлены в процессе исследований – для этого существует специальная литература. Просто человек, решивший заняться творчеством в области спекулятивной биологии, должен как можно лучше разбираться в научной составляющей этого жанра, и взять на вооружение современную литературу по теории эволюции, чтобы иметь самое современное представление о механизмах эволюции, известных на настоящий момент.

Эволюция – консервативная дама

Пытаясь повторить ход эволюции применительно к нашей воображаемой группе живых существ, полезно помнить о крайней консервативности эволюции. Появление в процессе эволюции каких-то полностью новых признаков «с нуля» – крайне редкое явление, если оно вообще когда-либо наблюдалось. Обычно формирование некоего нового органа начинается с того, что уже имеющиеся структуры приобретают новую функцию, затем специализируются к её выполнению, и далее утрачивают старую функцию. Иногда в научно-популярной литературе процесс эволюции сравнивается с мастером-кустарём, которому проще переделать старую вещь под новые потребности, нежели изобрести нечто новое с нуля. Тот же план строения тела у крупных групп животных в настоящее время достаточно консервативен: поиски чего-то нового завершились ещё в докембрии и кембрии, и в настоящее время эволюция крупных групп животных представляет собой лишь перебор немногих вариантов на основе относительно стабильного плана строения. Поэтому, например, ожидание появления новой пары ног у позвоночных бессмысленно – гены, определяющие «разметку» тела живого существа, весьма консервативны. В итоге мы видим, что блуждающий нерв в длинной шее жирафа спускается из головы до сердца вниз по шее, огибает аорту, и затем вновь поднимается к голове. Увы, с взаимным расположением этого нерва и кровеносного сосуда определились ещё рыбы, не испытывавшие проблем с длинной шеей, а жирафу приходится «расплачиваться» за консервативность процесса индивидуального развития организма. И в начале XXI века мы уже иначе воспринимаем фантастических потомков людей, описанных в «Последних и первых людях» Олафа Стэплдона около ста лет назад: многие варианты их облика оказываются невозможными в свете наших знаний об эволюции индивидуального развития организма.
Здесь хотелось бы сделать небольшое замечание для первоописателей инопланетных миров. Перенос места действия на иную планету может списать какие-то огрехи в конструировании местных обитателей, но общие тенденции всё равно действительны. Чтобы получить реалистичный образ инопланетной биосферы, нужно постараться хотя бы в общих чертах «пробежать» весь предыдущий путь эволюции жизни на описываемой планете: разработать набор основных планов строения живых существ этого мира, и импровизировать уже на их основе. И если на описываемой планете уже имеются сложные формы жизни, имеющие за плечами длительную эволюционную историю, это означает, что местный «кембрий» давно закончился, и основные планы строения организмов «утверждены» эволюцией.

Помни о переходных формах

В реальном мире между видом-предком А и видом-потомком Б протягивается целая цепочка переходных форм, у которых признаки вида А в процессе эволюции постепенно трансформируются в признаки вида Б. Эти переходные формы населяют местообитания переходного типа, и приспособлены к существованию в условиях, которые складываются в этих местообитаниях. Изменения у каждой из переходных форм между видами А и Б являются адаптивными, то есть, дают этой форме преимущества в выживании по сравнению с предыдущей формой. И продолжение изменений условий окружающей среды означают, что наш условный вид Б будет не конечным этапом эволюции, а всего лишь ещё одной переходной формой – если у него будут потомки. Самое главное при конструировании гипотетических форм жизни – построение такого ряда переходных форм, в котором каждая последующая форма будет обладать преимуществами в борьбе за существование по сравнению со своим предком. Просто выбрать предка и нарисовать его «переделанного» «потомка из будущего» – это не совсем верный подход. Нужно определить условия жизни эволюционирующей группы живых существ, и продумать хотя бы приблизительно всю эволюционную цепочку от предка к потомку. Иначе возникает лёгкое, но навязчиво беспокоящее ощущение непродуманности описанного в проекте эволюционного шага. Например, титанами спекулятивной биологии пока не придумано реалистичного сценария утраты летучими мышами способности к полёту, хотя нелетающие рукокрылые – одна из икон спекулятивной биологии. «Ночной бродяга» и прочие нелетающие рукокрылые с острова Батавия из книги Д. Диксона «После человека…» и «хищник будущего» из сериала “Primeval” – популярные и узнаваемые существа, но вот их родословная пока вызывает большие вопросы. Очень хотелось бы видеть цепочку жизнеспособных переходных форм от типичной летучей мыши к этому паноптикуму монстров – как доказательство реалистичности данного сценария эволюции. Но её пока никто не представил.

Отсекай невозможные варианты

Это один из оптимальных способов получить реалистичную картину эволюции. Однако здесь требуются знания законов биологии, а также физиологических особенностей организмов, стоящих у истоков придуманной нами группы. Зная особенности предка, можно примерно очертить круг возможностей его потомков, а отбрасывание невозможных вариантов сократит количество рассматриваемых вариантов. Возьмём в качестве примера такую популярную группу вымышленных существ, как живородящие птицы – например, знаменитого вортекса, китовидного потомка пингвинов у Д. Диксона. Выглядит он впечатляюще, не спорю. Однако нужно помнить две вещи. Во-первых, орнитолог Тим Бёркхед в книге «Самая совершенная вещь на свете», посвящённой птичьему яйцу, упоминает тот факт, что зародыши птиц успешно развиваются при температуре ниже, чем температура тела птицы. При инкубации при температуре тела птицы развитие зародышей нарушалось, и они гибли. Во-вторых, зародыш птицы берёт нужный для формирования костей кальций из скорлупы яйца. Поэтому такой эволюционный ход, как утрата скорлупы птичьим яйцом, вкупе с инкубацией внутри тела птицы, выглядит невероятным. А вот у чешуйчатых пресмыкающихся зародыш получает кальций для костей из желтка. В результате среди почти 10 тысяч видов птиц нет ни одного живородящего, а у чешуйчатых (ящериц и змей) при гораздо меньшем количестве видов живорождение весьма обычно, и неоднократно возникало в процессе эволюции.
Ещё один пример – головоногие моллюски, которые на протяжении всей своей почтенной геологической истории (свыше 500 миллионов лет) жили исключительно в море из-за особенностей выделительной системы. Тут уж любезный читатель сам может попробовать предположить, насколько вероятно их переселение в пресные воды и на сушу в ближайшем будущем, особенно если суша и пресные воды уже достаточно густо населены. Зато среди головоногих наверняка можно ожидать появления разнообразных морских форм – возможно, даже причудливых и специализированных.
Оценить возможность тех или иных направлений эволюции может помочь правило прогрессирующей специализации, сформулированное Шарлем Депере (1876): группа, вступившая на путь специализации, как правило, в дальнейшем развитии будет идти по пути все более глубокой специализации. Если посмотреть на возможных кандидатов на роль предка той или иной группы живых организмов сквозь призму этого правила, можно выявить признаки их специализации, и сразу отсечь направления эволюции, ведущие к снижению их специализации. Зато малоспециализированным видам открыто куда больше направлений для эволюции в будущем.

Не забывай о соседях

Правило прогрессирующей специализации поможет определить чемпионов в выживании, а также возможных аутсайдеров в борьбе за существование. Специализированные виды с большей вероятностью вымрут, и у нас определится круг выживших кандидатов в предки. И мы должны рассматривать гипотетическую эволюцию потомков выбранного нами предка исключительно в контексте его сосуществования с другими животными – во всяком случае, в той степени, в какой это позволяет наше исходное допущение.
Для примера возьмём существо пугающее и захватывающее одновременно – гипотетическую хищную крысу будущего. Её существование – весьма популярный мотив в произведениях на тему спекулятивной эволюции: таких существ можно встретить, например, в книгах «После человека…» Д. Диксона и «Эволюция» С. Бакстера. Но давайте оценим вероятность её появления в биосфере будущего на Земле. Для начала ответим на шуточный вопрос: может ли сын генерала стать маршалом? Правильный ответ: нет, потому что у маршала есть свой сын. А теперь посмотрим на нашу крысу. На Земле крыса – существо, обречённое быть жертвой. По соседству с человеком она, конечно, процветает, и может стать грозным и опасным существом. Однако если после исчезновения человека рядом с ней в числе выживших останутся ласка или горностай – крыса обречена быть гонимой. Вряд ли найдётся сила, способная истребить горностая, но оставить в живых крысу. Поэтому в пост-антропогенном мире будущего на Земле крысам, скорее всего, не дадут стать хищниками потомки горностаев и других мелких куньих, у которых лучше получается играть роль хищника в экосистеме. Однако если мы берём иное исходное допущение, и рисуем гипотетический рафинированный «мир крыс», где все виды зверей будут исключительно потомками крыс, то препятствий для появления плотоядных крыс не будет.
Ещё один аспект наличия соседей – то обстоятельство, что ни один биологический вид не эволюционирует в одиночку. У каждого вида найдутся свои симбионты и конкуренты, комменсалы и паразиты, а соседствующие с ним виды, по сути, являются неотъемлемой частью его среды обитания, и их эволюция может оказывать влияние на направление эволюции рассматриваемого вида. Сбрасывать со счетов это обстоятельство нельзя, поскольку некоторые примеры гигантского эволюционного успеха связаны именно с коэволюцией взаимодействующих видов. Одна из таких связок – опылитель и цветковое растение. Прорыв в выработке нового способа опыления позволил цветковым растениям и насекомым одновременно резко нарастить видовое многообразие, потеснить прежние господствующие формы жизни и изменить облик экосистем. Насколько тесно эволюционируют опылитель и цветковое растение, показывает такой пример: бражник ксантопан Моргана-предсказанная – это вид, существование которого было предсказано Дарвином на основании изучения цветка опыляемой им орхидеи. Другие примеры такого рода – лишайники, возникшие как симбиоз водоросли и гриба; кораллы, вступившие в симбиоз с фотосинтезирующими одноклеточными, и даже клетки эукариот, возникшие как древний симбиоз нескольких видов прокариотических организмов. Поэтому в описываемом мире обитатели наверняка будут образовывать связи подобного рода, и некоторые их особенности могут быть результатом совместной эволюции с иными видами, обитающими по соседству. Как говорится, «и у крокодила есть друзья».
Следует помнить, что мы говорим о вымышленных живых существах, которые живут своей жизнью, являются частью местных экосистем и результатом эволюции в местных условиях, добычей, друзьями и врагами, к соседству с которыми они приспособлены. То есть, они должны естественно смотреться в контексте экосистемы, и их существование априори не должно приводить к дисбалансу в природном сообществе. Странно выглядит мир инопланетных живых существ, «заточенных» исключительно под истребление человека – это всё равно, что земной жизни эволюционировать для уничтожения инопланетян с Проксимы Центавра. У Г. Гаррисона в «Неукротимой планете» есть объяснение такому эволюционному процессу. А гигантские черви с пустынного Арракиса из книги Фрэнка Герберта «Дюна» выглядят, как минимум, странно в отсутствии обитающей на той же планете многочисленной добычи подходящего размера. Возможно, роман культовый и популярный – насчёт этого не спорю. Но вряд ли огромные черви эволюционировали на своей планете миллионы лет исключительно ради того, чтобы заранее научиться пожирать построенные человеком передвижные фабрики по сбору меланжа. А злые и всепожирающие существа из некоторых современных триллеров, размножающиеся, словно инфузории, и прожорливые, как мультяшные пираньи, прямо-таки со всех ног мчатся навстречу собственной гибели, бездумно уничтожая экосистемы, в которых обитают. Можно сопереживать героям фильма, столкнувшимся с такой напастью, и приходить в ужас от того, что творят омерзительные и кровожадные существа, но достаточно подумать, сколько эти твари протянут при столь разрушительных способностях, и кино начинает смотреться как комедия ужасов. При конструировании экосистемы нужно тщательнее продумывать механизмы сохранения равновесия между хищником и жертвой.

От рождения до смерти

Чтобы оценить реалистичность изобретённого вида, нужно просто представить себе все аспекты его жизни. Живёт в условиях сезонного климата? Тогда как он выживает в экстремальных условиях (засуха, зима, полярная ночь)? В качестве примера можно привести водяного шлеморога – животное из книги Дугала Диксона «После человека…». Этот зверь обитает в хвойных лесах Евразии, и добывает пищу в реке, сгребая водяные растения сильно разросшейся верхней челюстью, напоминающей грабли. Вроде, всё нормально? А теперь включаем режим «зима в зоне хвойных лесов Евразии», подразумевающий суровые морозы в условиях континентального климата – именно там растут хвойные леса, образующие растительное сообщество под названием «тайга». При минусовой температуре вода имеет свойство замерзать, и лёд на таёжных реках бывает толщиной до двух метров. А теперь выпускаем зверя пастись, и наблюдаем, как он будет добывать корм в зимних условиях. Нерадостная картина подсказывает нам, что такое приспособление для сбора пищи будет куда уместнее где-нибудь в тропиках, но там оно должно возникнуть уже у какого-то другого вида: по тексту книги, шлемороги Д. Диксона – обитатели холодной тайги.
Рассуждая таким образом, обязательно нужно представить себе прочие подробности жизни вымышленного существа: брачный ритуал, способы защиты, добывание пищи, устройство логовищ, и другие аспекты жизни. Скорее всего, в ходе таких рассуждений будут выявлены какие-то ошибки конструирования, которые придётся исправлять. В природе этим занимается естественный отбор.

Помни о механике

При конструировании живых существ не лишним будет помнить азы математики. Стоит напомнить, что при увеличении линейных размеров всего лишь в два раза, масса тела и потребность в кислороде увеличиваются в восемь раз, а площадь сечения мышц и костей, а также поверхность кожи, крыльев и лёгких – только в четыре. Такая непропорциональность в изменениях потянет за собой целый шлейф проблем. Великаны будут вынуждены иметь более крупные лёгкие и более массивный скелет, в жарком климате станут ощущать проблемы с теплоотдачей, и окажутся относительно слабее своих более мелких родственников. А карлики, напротив, будут страдать от потери тепла при жизни в холодных условиях. «Отставание» площади крыльев от роста массы тела означает, что крупнейшие летающие существа будут обладать непропорционально большими крыльями по сравнению со своими мелкими родственниками и соседями, а на каком-то этапе силы мускулов, прочности костей и площади органов газообмена просто не хватит для обеспечения функционирования крыльев, и это обозначит пределы увеличения размера для летающего существа. Поскольку мы имеем дело с относительными величинами, такие проблемы будут подстерегать обитателей планет с любой гравитацией.

Далее, при изменении размеров потомка по сравнению с предком некоторые части тела будут изменяться в иной пропорции, поэтому крупный (или, наоборот, мелкий) потомок будет иметь несколько иное телосложение по сравнению с предком. Например, для сохранения необходимой силы жевательных мышц их собственные размеры, а также размеры участков для их прикрепления к черепу станут расти непропорционально быстро, что приведёт к изменению пропорций черепа. И в то же время нормальное функционирование глаз не требует пропорционального увеличения их размеров – поэтому у крупного дельфина глаза такого же размера, как у небольшой собаки. Однако для нормального функционирования глаза не должны быть слишком маленькими, поэтому мелкие животные, как правило, обладают более крупными глазами по сравнению с их крупными родственниками.

Финальные штрихи

Происхождение и родство нашего существа установлено, направление эволюции прослежено, физические особенности определены. Настаёт время уточнить особенности его облика, и на этом этапе необходимо вспомнить о разнообразных факторах, влияющих на облик живых существ. Следует чётко помнить о том, что все особенности сконструированного существа должны быть биологически оправданными и нести определённый биологический смысл – спекулятивная биология является фантастической имитацией реальных природных процессов и результатов их действия.
В биологии известны закономерности, описывающие особенности облика живых существ в зависимости от мест их обитания. В качестве примера можно привести некоторые правила такого рода:

• правило Аллена: среди родственных форм гомойотермных (теплокровных) животных, ведущих сходный образ жизни, те, которые обитают в более холодном климате, имеют относительно меньшие выступающие части тела: уши, ноги, хвосты и т. д.
• правило Бергмана: среди сходных форм гомойотермных (теплокровных) животных наиболее крупными являются те, которые живут в условиях более холодного климата — в высоких широтах или в горах.

Это лишь два наиболее известных примера закономерностей, определяющих облик живых существ. На самом деле их значительно больше. Например, выделены закономерности, описывающие зависимость особенностей окраски от климата в местах обитания (тропики, или умеренная зона), или от межвидовой конкуренции (континентальное многовидовое сообщество против бедного видами островного), и т. д. Также следует помнить, что эти правила не абсолютны, в них могут быть исключения, и/или действие этих правил может нивелироваться какими-то иными обстоятельствами.
Можно предположить, что в вымышленном мире будут действовать такие же защитные стратегии, связанные с особенностями внешнего вида, как и в известном нам реальном мире – мимикрия различных типов, покровительственное сходство, предостерегающая и маскировочная окраска, и прочие. У социальных или территориальных животных вероятно возникновение приспособлений для коммуникации или подачи предостерегающих сигналов.
У растений облик цветка и его расположение на растении будет зависеть от природы опылителя и характера взаимоотношений между опылителем и растением – будет ли это взаимовыгодное сотрудничество, или же обман со стороны растения. В таком случае особенности опылителя существенно ограничивают набор особенностей, которые могут присутствовать у цветка.

«Эффект бабочки»

Конструируя свои миры, не стоит забывать о той самой бабочке, взмах крыльев которой приводит к рождению ураганов в другом полушарии планеты. Следует всегда помнить о том, что спекулятивная биология – ни в коем случае не точная наука. Это вообще не наука. Но даже в науке находится место для погрешностей и ошибок в измерениях и интерпретации результатов. В спекулятивной биологии эти ошибки и погрешности занимают куда большее место, потому что речь идёт о вещах, которые изначально невозможно проверить. Поэтому, даже если автор проекта будет чётко придерживаться научных данных при конструировании своего мира, в нём всё равно останется достаточно места для случайностей и вольных предположений. Здесь и следует искать самые дух захватывающие идеи и предположения, здесь и скрываются самые вкусные «изюминки» проектов! И изначально заложенные в основу проекта случайности в предположениях по мере его разработки способны придать ему индивидуальность и особое очарование.

Ссылки:

Проект «Грэм»

«Дикий мир будущего» (официальный сайт проекта).

«Мир больших приливов» со ссылкой на ресурсы с астрономическими формулами и справочниками.

Марселло Санчес «Эмбрионы в глубинах времени» (перевод на русский язык).

Данный обзор не претендует на полноту, и открыт для обсуждения и дополнений. Свои мнения и предложения по теме вы можете присылать по этому адресу:

г. Владимир, 2019 г.