Мутация — это, по сути, случайный процесс. Иногда возникающие в итоге изменения в организме повышают его шансы выживать достаточно долго, чтобы оставить потомство, но чаще всего эффект будет несущественным или вредным. Это немного напоминает попытку починить часы тонкой работы, сбросив их с высокого здания. Если вы сбрасываете достаточное количество часов с достаточно высоких зданий, в одном случае из множества одни из них могут упасть на землю как раз нужным образом, чтобы неисправность устранилась, — однако подавляющему большинству повезёт куда меньше.

Таким образом, мутация — это всего лишь одна из частей процесса эволюции. Она нужна для получения новых вариантов организмов, но после этого должен начать действовать естественный отбор. Мутации, которые препятствуют способности организма выживать или размножаться, будут показывать тенденцию к исчезновению. Те немногие мутации, которые улучшают эти способности, будут показывать тенденцию к распространению. Таким образом, мутации и то, что их вызывает, не являются ни благословением, ни проклятием в чистом виде. Если бы в прошлом их было слишком мало, нас бы здесь не было; если их будет слишком много в настоящем, то мы страдали бы от врождённых дефектов.

Эволюция и размножение

На эволюцию оказывают влияние многие другие факторы, и в следующей главе я расскажу о них подробнее. На данный момент есть только один из них, заслуживающий особого упоминания: половое размножение. В биологии половое размножение чрезвычайно важно, потому что благодаря ему у организмов появляется дополнительный действенный способ поэкспериментировать с новыми формами, даже при отсутствии мутаций.

Самые примитивные одноклеточные организмы на Земле, которые были единственными организмами на протяжении примерно трёх миллиардов лет, — это прокариоты (или доядерные), к которым относятся сине-зелёные водоросли и бактерии. Прокариотические клетки относительно просты и размножаются бесполым путём. Каждая клетка несёт в себе единственный набор хромосом («сборник генетических инструкций»), полностью состоящий из ДНК, и размножается просто путём создания дополнительной копии этой ДНК и деления.

Эукариоты (или ядерные) обладают гораздо более сложным строением клетки, с внутренними мембранами и органоидами, в том числе с ядром, внутри которого сосредоточен генетический материал. Их хромосомы также представляют собой более сложные структуры (хотя генетическая информация по-прежнему закодирована в ДНК), и объединены в пары. Вот тут-то и возникает половое размножение. Новый организм, вместо того, чтобы развиваться на основе точной копии ДНК одного родителя, получает по одной хромосоме, управляющей определённым набором признаков, от каждого из двух родителей. Фактический облик потомства определяется совместным действием двух хромосом. Подробности этого слишком сложны, чтобы вдаваться в них здесь, но их легко можно найти в книгах и статьях по генетике (таких как Griffiths et al.). Важнейшим фактом здесь является то, что генетическая информация распределена между несколькими парами хромосом (у людей их двадцать три плюс одна «особая» пара[10]), и вклад каждого из родителей случайно распределяется среди членов каждой из пар. Таким образом, половое размножение позволяет практически каждому новому организму опробовать новую схему через комбинацию старых признаков по-новому.

Зарождение жизни

Как же всё это началось? И вновь мы должны полагаться на обоснованные догадки о том, как это случилось. Было выдвинуто несколько теорий, и не все были приняты единогласно. С точки зрения писателя-фантаста важно помнить о том, что, даже если бы удалось доказать, что одна из этих теорий — именно То, Как Всё Это Случилось, это вовсе не означает, что все остальные следует отправить на свалку. В нашем мире жизнь, вероятно, зародилась лишь единожды и, следовательно, использовала лишь один из предложенных методов, но возможно, что в других местах она зародилась иными путями.

Одна из гипотез, касающихся происхождения жизни на Земле, состоит в том, что она возникла вообще не здесь. Панспермия — это идея о том, что мы эволюционировали из покоящихся спор, которые попали сюда из жизни, эволюционировавшей где-то в другом месте. Некоторые формы жизни образуют споры, которые могут сохранять жизнеспособность во время длительных периодов покоя даже в неблагоприятных условиях, с которыми они могут столкнуться в межпланетном или межзвёздном пространстве. Под влиянием некоторых условий такие споры могут вырваться из атмосферы планеты, оказаться унесёнными за пределы своей планетной системы «солнечным ветром» её солнца, и в итоге быть захваченными гравитацией достаточно удалённой планеты. Даже если в нашем мире этого не произошло, какого-то рода панспермия могла бы иметь место за его пределами. Нити из «Полёта драконов» Энн Маккафри (организмы, споры которых перемещаются внутри системы с одной планеты на другую, когда они находятся близко друг к другу) — это хороший вымышленный пример.

На самом деле панспермия не даёт ответа на вопрос о том, как жизнь возникает из не-жизни как таковая. Даже если жизнь на этой или какой-то другой планете развилась из спор, эволюционировавших в другом месте, у нас по-прежнему остаётся вопрос о том, как она возникла в том месте. Оказывается, представить, каким образом это могло бы случиться, настолько легко, что многие учёные считают ненужным усложнением поиск внеземного начала земной жизни. Любой из нескольких сценариев мог бы сработать здесь и сейчас.

Исходная атмосфера любой планеты, вероятно, приблизительно похожа по составу на атмосферу Юпитера с преобладанием водорода, гелия, метана, аммиака, углекислого газа и водяного пара. Массивная планета, удалённая от своего солнца, сохранит такую атмосферу, потому что молекулы её газов будут двигаться недостаточно быстро, чтобы вырваться из её сильного гравитационного поля. Маленькие и/или расположенные близко к звезде планеты (типа Земли) будут склонны терять большую часть этой атмосферы. В частности, водород и гелий настолько легки, что им нетрудно преодолеть относительно слабую гравитацию, особенно если они получают много тепловой энергии. Однако даже если первоначальная атмосфера будет полностью утрачена, её может заменить новая, состоящая из «дегазационного» материала, то есть, из газов, выделяющихся из недр планеты. Вулканы, например, выделяют значительное количество газов, и многие из них могут быть слишком тяжёлыми, чтобы преодолеть гравитацию планеты.