Более 200 лет назад великий философ Иммануил Кант написал: «Две вещи наполняют душу всегда новым и все более сильным удивлением и благоговением, чем чаще и продолжительнее я размышляю о них, – это звездное небо надо мной и нравственный закон во мне». Практически во всех религиях, существовавших на протяжении истории человечества, присутствует стремление осмыслить происхождение Вселенной и механизмы, управляющие миропорядком, будь то культ бога Солнца, приписывание сакрального значения астрономическим явлениям, таким как затмения, или просто преклонение перед чудесами небес.

Было ли замечание Канта просто выражением чувств философа, незнакомого со многими достижениями современной науки, или гармония между наукой и религией в фундаментально важном вопросе о происхождении Вселенной действительно может быть достигнута?

Одно из препятствий к достижению такой гармонии – принципиально динамичный характер науки. Ученые все время выходят на новые арены, исследуют природу новыми методами, проникая в области, где многое непонятно. Столкнувшись с данными, говорящими о загадочном и необъяснимом явлении, они строят гипотезы о возможном механизме этого явления, затем проводят эксперименты для проверки своих предположений. Гипотезы, не получившие экспериментального подтверждения, – а такова судьба большинства из них – признаются ложными. Наука, таким образом, способна к развитию и к исправлению собственных ошибок: неверные выводы и гипотезы не в состоянии держаться долго, поскольку рано или поздно новые наблюдения разрушат такие построения. Иногда в течение длительного времени ученым удается свести большое количество наблюдений в стройную систему, поднимающую познание на новый уровень. Такая система, получившая самостоятельное описание, называется теорией – например, теория гравитации, теория относительности, теория микробной природы инфекционных заболеваний…

Одно из самых заветных желаний всякого ученого – потрясти основы своей области исследований. В ученых есть скрытая анархическая жилка, они надеются в один прекрасный день обнаружить какой-нибудь неожиданный факт, который полностью перевернет существующие на данный момент представления. Именно за это присуждаются Нобелевские премии. Поэтому ученые принципиально не могут вступить в заговор с целью поддержать какую-либо принятую теорию, имеющую серьезные изъяны. Те, кто выдвигает такие предположения, не понимают, в чем суть нашей профессии.

Исследования в области астрофизики великолепно иллюстрируют данный принцип. За последние 500 лет в этой сфере произошло несколько фундаментальных сдвигов, при каждом из которых подвергались серьезному пересмотру представления о природе материи и строении Вселенной. Нет сомнения, что в дальнейшем нам еще предстоит их пересматривать.

Ниспровержение старых теорий может отрицательно отражаться на попытках синтеза между наукой и верой – особенно если церковь солидаризируется с этими теориями и рассматривает их как важную часть мировоззрения. То, что сегодня было гармонией, назавтра становится разладом. В XVI-XVII вв. Коперник, Кеплер и Галилей (все трое – верующие христиане) убедительно показали, что движение планет может быть объяснено только в предположении, что Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот. Их выводы не во всем были верны (например, Галилей дал совершенно ошибочное объяснение приливам), и в научном сообществе многие поначалу сомневались в правоте новой теории, но в конечном итоге ее согласованность с фактами и точность предсказаний убедили даже наиболее скептически настроенных ученых. Католическая церковь, однако, выступала категорически против этих взглядов, заявляя, что они несовместимы со Священным писанием. В ретроспективе нам понятно, что основания для таких утверждений были в высшей степени шаткими; тем не менее противостояние длилось многие десятилетия и нанесло серьезный вред как науке, так и церкви.

Прошедшее столетие ознаменовалось беспрецедентным пересмотром наших представлений о Вселенной в целом ряде аспектов. Принадлежащая Эйнштейну знаменитая формула Е=mс2 (где Е – энергия, m – масса, а c – скорость света) связала материю и энергию, ранее считавшиеся в корне различными сущностями, сделала их взаимозаменяемыми. Полной неожиданностью и шоком для многих физиков, получивших подготовку в рамках классических теорий, стало явление дуализма волны и частицы, т. е. наличие у материи одновременно тех и других свойств, что было продемонстрировано для светового излучения и для таких частиц, как электроны. Весьма разрушительным и для науки, и для теологии оказался принцип неопределенности Гейзенберга, лежащий в основе квантовой механики и гласящий, что мы можем определить либо положение, либо импульс частицы, но не то и другое одновременно. И, пожалуй, самому радикальному изменению подверглись за прошедшие семьдесят пять лет наши взгляды на происхождение Вселенной.

Но эти грандиозные революционные преобразования слабо затронули представления широкой публики, в значительной мере оставшись достоянием одного лишь научного сообщества, т. е. довольно узкого круга людей. Отдельные благородные попытки разъяснить непрофессионалам хитросплетения современной физики, безусловно, делались – назову хотя бы замечательную книгу Стивена Хокинга «Краткая история времени». И все же из пяти миллионов ее отпечатанных экземпляров очень многие, наверное, ни разу не были по-настоящему прочитаны и поняты. Для подавляющего большинства читателей идеи, изложенные автором, слишком сложны.

Дело в том, что картина мира, сформировавшаяся в последние нескольких десятилетий, в корне противоречит нашей интуиции. 100 лет назад знаменитый физик Эрнест Резерфорд заметил: «Теория, которую невозможно объяснить бармену, скорее всего, никуда не годится». Увы, современные теории элементарных частиц слабо удовлетворяют этому критерию.

Среди понятий, абсолютно не согласующихся с обыденным восприятием, – кварки, существование которых подтверждено экспериментально и из которых состоят нейтроны и протоны – частицы в составе атомного ядра, ранее считавшиеся элементарными. Разновидности кварков, которых насчитывается шесть, условно назвали «ароматами» и присвоили им следующие названия: «верхний», «нижний», «странный», «очарованный», «прелестный» и «истинный». В дополнение к «аромату» каждый кварк обладает еще и «цветом» – «красным», «синим» или «зеленым». Дикая терминология демонстрирует чувство юмора ученых. Ошеломляющее разнообразие других типов частиц, от фотонов до гравитонов, глюонов и мюонов, образует мир, настолько чуждый нашему повседневному опыту, что люди, не связанные с наукой, недоверчиво качают головой. И все же именно эти частицы делают возможным самое наше существование. Для пытающихся доказать, что материализм следует предпочесть теизму, так как он проще и понятнее, новые частицы – в высшей степени серьезная проблема. Принцип, выраженный в словах Резерфорда, известен как «бритва Оккама» и назван (с орфографической ошибкой) по имени английского логика XIV в., монаха-францисканца Уильяма Окхама. Согласно этому принципу, самое простое объяснение, как правило, является наилучшим. Как ни печально, немыслимые модели современной физической науки абсолютно не удовлетворяют бритве Оккама.

Однако в одном очень важном аспекте физика все-таки отдает должное Резерфорду и Окхаму. Как ни невразумительны словесные описания недавно открытых явлений, их представления в виде математических формул неизменно изящны, просты, даже красивы. Когда я был в аспирантуре физического факультета Йельского университета, мне посчастливилось заниматься релятивистской квантовой механикой под руководством лауреата Нобелевской премии, профессора Уиллиса Лэмба. Он последовательно, начиная с азов, прорабатывал с нами обе теории относительности и квантовую механику (причем никогда не пользовался записями), но время от времени пропускал некоторые шаги и предлагал нам, своим восторженным слушателям, самостоятельно восполнить пробел к следующей лекции.

Хотя в итоге я бросил физику ради биологии, этот опыт самостоятельного вывода простых и красивых универсальных уравнений, описывающих устройство мира, произвел на меня глубочайшее впечатление, в особенности благодаря огромной эстетической привлекательности конечного результата. Отсюда возникает первый из нескольких философских вопросов, касающихся природы физической Вселенной. Почему материя ведет себя таким образом? Или, используя выражение Юджина Вигнера, чем объясняется «непомерная эффективность математики»?

Что это – всего-навсего счастливая случайность или отражение некой глубинной сущности природы, а если мы согласны признать здесь сверхъестественное начало, то и замысла Творца? Не повстречали ли Эйнштейн, Гейзенберг и другие великие физики самого Бога?

В конце «Краткой истории времени», выражая надежду на то, что когда-нибудь ученым удастся создать убедительную объединенную теорию всего, Стивен Хокинг (обычно не склонный к метафизическим рассуждениям) пишет: «Тогда все мы, философы, ученые и просто обычные люди, сможем принять участие в дискуссии о том, почему так произошло, что существуем мы и существует Вселенная. И если будет найден ответ на такой вопрос, это будет полным триумфом человеческого разума, ибо тогда нам станет понятен замысел Бога». Указывают ли эти математические описания действительности на некий высший разум? Быть может, математика – тоже язык Бога, как и ДНК?

Как бы то ни было, следуя формулам, ученые пришли к целому ряду фундаментальных вопросов. И первый из них – как все это началось?

В начале XX в. ученые в основном предполагали, что Вселенная не имеет ни начала, ни конца. Это приводило к некоторым парадоксам – например, невозможно было объяснить, почему Вселенная остается стабильной, а не обрушивается на себя самое под действием сил тяготения, – но другие гипотезы представлялись не более правдоподобными. При создании в 1916 г. общей теории относительности Эйнштейн ввел в свои уравнения специальную космологическую постоянную, нужную только для того, чтобы они допускали решение, приводящее к стабильной Вселенной. Рассказывают, что позднее великий физик называл эту постоянную «величайшей ошибкой своей жизни».

Существовала и альтернативная гипотеза о том, что Вселенная в некоторый момент начала свое существование и затем расширялась вплоть до нынешнего времени; но чтобы физики могли всерьез рассматривать данную точку зрения, ей требовалось экспериментальное подтверждение. Впервые его получил в 1929 г. Эдвин Хаббл, измерив, с какой скоростью от нас удаляются соседние галактики.

Хаббл воспользовался эффектом Доплера – явлением, в силу которого гудок приближающегося поезда имеет более высокий тон, чем гудок удаляющегося; с помощью доплеровских радаров полиция определяет скорость проезжающих машин. Анализируя спектр излучения галактик, Хаббл установил, что все они удаляются от нас, причем тем быстрее, чем дальше от нас находятся.

Если всё во Вселенной разлетается в разные стороны, то значит, когда-то галактики существовали вместе и представляли собой единую невероятно огромную массу. Открытие Хаббла вызвало к жизни целый ряд экспериментов, связанных с измерениями, и в течение последующих 70 лет было получено много данных, указывающих на справедливость этого предположения. В настоящее время среди физиков и космологов господствует мнение, что начало Вселенной представляло собой одномоментное событие; это событие принято называть Большим взрывом. Как показывают расчеты, Большой взрыв произошел около 14 млрд лет назад.

Исключительно важным подтверждением теории Большого взрыва стало открытие, сделанное в 1965 г. Арно Пензиасом и Робертом Вильсоном. Два физика – до некоторой степени случайно – обнаружили микроволновое фоновое излучение, присутствовавшее повсюду, куда они направляли антенну своего нового детектора, и мешавшее основному эксперименту. Исключив все прочие возможные причины помех (в частности, голубей, на которых пало первое подозрение), Пензиас и Вильсон в конце концов пришли к выводу, что фоновый шум исходит непосредственно от Вселенной и представляет собой то самое теоретически предсказанное реликтовое излучение, которое должно было возникнуть при Большом взрыве в результате аннигиляции материи и антиматерии в первые моменты существования Вселенной.

Дополнительный аргумент в пользу данной теории – процентное соотношение во Вселенной определенных элементов, а именно водорода, дейтерия и гелия. Количество дейтерия одинаково во всей наблюдаемой Вселенной, от ближних звезд до самых удаленных галактик, что хорошо согласуется с гипотезой о его образовании в ходе единого процесса при Большом взрыве. Если бы дейтерий образовывался в разных местах в разное время, мы не наблюдали бы совпадения.

Основываясь на этих и других наблюдениях, физики полагают, что Вселенная первоначально представляла собой сжатую в точку чистую энергию; ее плотность была бесконечна, а размеры равнялись нулю. Известные нам физические законы к этому состоянию, именуемому «сингулярностью», неприменимы. По крайней мере до настоящего времени ученые не смогли описать самые ранние процессы, разворачивавшиеся на протяжении первых 1043 секунд (т. е. одной десятимиллионной миллионной миллионной миллионной миллионной миллионной миллионной доли секунды) Большого взрыва. Удалось реконструировать дальнейшие события, которые должны были произойти, чтобы возникла наблюдаемая нами Вселенная, – аннигиляцию материи и антиматерии, формирование стабильных атомных ядер и, наконец, атомов, в первую очередь водорода, дейтерия и гелия.

В настоящее время неизвестно, будет ли Вселенная расширяться вечно или в какой-то момент силы гравитации возьмут верх и галактики начнут вновь сближаться, что в итоге приведет к «Большому сжатию». Этот вопрос остается открытым, поскольку ответ на него зависит от средней плотности вещества во Вселенной, а значительную часть массы Вселенной, по-видимому, составляют так называемые темная материя и темная энергия, которые очень слабо изучены. Но медленное затухание представляется все же несколько более вероятным, чем трагическое крушение.

Коль скоро имел место Большой взрыв, что было до него и что его вызвало (или кто вызвал)? Наука бессильна дать здесь ответ – ни один феномен не демонстрирует ее ограниченности так явно, как этот. Для богословов же теория Большого взрыва выглядит весьма интригующе, так как в ряде религиозных традиций описывается сотворение Вселенной Богом из небытия (ex nihilo). И не подходит ли такое поразительное событие, как Большой взрыв, под определение чуда?

Немало ученых, считавших себя агностиками, испытали такое благоговение перед открывшейся им картиной мира, что заговорили совершенно как богословы. Астрофизик Роберт Джастроу в конце своей книги «Бог и астрономы» пишет: «В настоящий момент представляется, что наука никогда не сумеет поднять завесу, скрывающую тайну творения. Для ученого, жившего верой в могущество разума, все заканчивается как дурной сон. Он одолел горы непознанного, вот-вот покорит высочайший пик – и, перевалив через последнюю скалу, обнаруживает на вершине компанию богословов, которые сидят там уже много веков».

Для тех, кто ищет путей сближения между богословием и наукой, в новейших открытиях, относящихся к происхождению Вселенной, есть много такого, что заставляет теологов и ученых выше ценить достижения друг друга. В другом месте книги Джастроу говорится: «Теперь мы видим, как на основе данных астрономии можно прийти к библейскому взгляду на происхождение Вселенной. Детали различны, но в основных моментах описания того, как был сотворен мир, в современной астрономии и в Библии сходятся; цепь событий, итогом которой стало появление человека, началась внезапно и резко, со вспышки света и энергии».

Я согласен с Джастроу. Навязывая нам вывод о том, что Вселенная имела определенное начало, Большой взрыв прямо-таки вопиет о сверхъестественном объяснении. Непонятно, как природа могла бы сама себя создать. Для этого необходима сила, находящаяся вне времени и пространства.

А дальнейшее творение? Что мы должны думать о длительном, растянутом во времени процессе, в результате которого приблизительно через 10 млрд лет после Большого взрыва образовалась наша планета – Земля?

За первый миллион лет после Большого взрыва Вселенная расширилась, ее температура упала, и начали формироваться ядра атомов, а затем и атомы. Под действием сил тяготения материя стала собираться в галактики, которые при этом приобретали вращательное движение, – отсюда спиралевидная форма галактик, в том числе и нашей. Постепенно плотность и температура водорода и гелия в галактиках росли, и в итоге началась термоядерная реакция, или ядерный синтез.

Эта реакция, при которой от слияния четырех ядер атомов водорода образуется ядро атома гелия и выделяется энергия, – основной процесс, происходящий на звездах. Чем больше звезда, тем быстрее она горит, и когда выгорает водород, начинается образование более тяжелых элементов, таких как углерод и кислород. В ранний период существования Вселенной (на протяжении первых нескольких сотен миллионов лет) эти элементы возникали только в ядрах сжимающихся звезд, но некоторые такие звезды затем взрывались – становились сверхновыми, – и тяжелые элементы выбрасывались в пространство в виде межзвездного газа.

Астрономы полагают, что наше Солнце – звезда второго или третьего поколения, образовавшаяся путем локального вторичного сжатия не в ранний период, а около 5 млрд лет назад. Когда это происходило, сравнительно небольшая доля тяжелых элементов осталась вне звезды, и из этого вещества сформировались планеты, вращающиеся сейчас вокруг Солнца, в том числе и наша собственная, которая в ту эпоху была очень негостеприимной. Раскаленная Земля непрерывно сталкивалась с другими крупными небесными телами. Но постепенно планета остыла, вокруг нее образовалась атмосфера, и условия на ней стали пригодными для существования живых организмов. Это произошло около 4 млрд лет назад, а через каких-нибудь 150 млн лет на Земле уже вовсю кипела жизнь.

Сейчас этапы формирования Солнечной системы хорошо описаны, и вряд ли эти представления понадобится пересматривать в свете каких-либо будущих дополнительных данных. Мы действительно сотворены из праха, из звездной пыли – чуть ли не все атомы нашего тела когда-то вышли из ядерной печи древней сверхновой.

Следуют ли отсюда какие-либо богословские выводы? Насколько мы редки? Насколько маловероятны?

По всей видимости, сложные формы жизни могли возникнуть во Вселенной не ранее чем через 5-10 млрд лет после Большого взрыва, поскольку вещество звезд первого поколения не содержало необходимых для жизни (по крайней мере для известных нам форм) тяжелых элементов, таких как углерод и кислород. Соответствующему условию в состоянии удовлетворить только звезда второго или третьего поколения с планетной системой. Развитие жизни, тем более сознательной и разумной – тоже длительный процесс. Возможно, где-то во Вселенной и существуют формы жизни, не нуждающиеся в тяжелых элементах, но с нашими современными знаниями в области физики и химии их очень трудно себе представить.

Естественно, возникает вопрос, есть ли где-либо еще во Вселенной жизнь, в основе своей схожая с нашей. На сегодня мы не располагаем никакими фактическими данными на этот счет, и глубину нашего незнания хорошо показывает знаменитое уравнение, предложенное в 1961 г. радиоастрономом Фрэнком Дрейком для оценки вероятности контакта с внеземной цивилизацией. Дрейк логично заметил, что число цивилизаций в нашей галактике, способных вступить с нами в контакт, должно быть произведением следующих семи сомножителей:

• число звезд в галактике Млечного пути (около 100 млрд);

• доля звезд, обладающих планетами;

• среднее число планет (и спутников), пригодных для жизни, на одну звезду, обладающую планетами;

• из планет, пригодных для жизни, доля тех, на которых действительно развивается жизнь;

• из них – доля тех, где возникает разумная жизнь;

• из них – доля тех, разумные жители которых способны к контакту и ищут его;

• из них – доля тех, чей период способности к контакту перекрывается с нашим.

Возраст Земли – около 4,5 млрд лет, а мы способны посылать информацию за пределы своей планеты менее ста лет, т. е. в течение ничтожной доли – 0,000000022 – времени ее существования. (Причем неясно, вырастет ли этот процент сколько-нибудь значительно, учитывая явно ненулевую вероятность нашего самоуничтожения в будущем.)

Формула Дрейка интересна, но по существу бесполезна, поскольку ни для одного из сомножителей, кроме самого первого (числа звезд в галактике Млечного пути), мы неспособны установить даже очень приблизительное значение. Правда, были открыты другие звезды с планетами, но все прочие параметры остаются для нас тайной. Тем не менее действует основанный самим Дрейком проект по поиску внеземного разума – SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence), – в рамках которого астрономы, физики и просто любители пытаются уловить гипотетические сигналы от других цивилизаций нашей Галактики.

Немало уже написано о потенциальном богословском значении открытия жизни на других планетах, если таковое произойдет. Станут ли в результате люди Земли автоматически менее «особенными»? Уменьшится ли вероятность вмешательства Бога-творца в процесс зарождения жизни? На мой взгляд, нет. Если Бог существует, желает взаимодействовать с мыслящими существами, подобными нам, и способен поддерживать контакт со всеми нами, живущими сейчас на Земле, – а нас 6 млрд, – и бесчисленными предшествующими поколениями, то нет причин считать, что Он не справился бы с такой же задачей еще на нескольких планетах – или нескольких миллионах планет, – где тоже присутствует разумная жизнь. Конечно, учитывая роль Нравственного закона в нашем восприятии Бога, было бы очень интересно выяснить, имеется ли нечто подобное у разумных обитателей тех далеких планет. Но будем реалистами – вряд ли мы узнаем ответ на протяжении нашей жизни.

Чем обширнее становятся наши знания о том, как возникла Вселенная и сформировалась наша Солнечная система, тем больше обнаруживается в природе явных и удивительных совпадений, одинаково загадочных и для ученых, и для философов, и для богословов. Рассмотрим три следующих факта:

1. В первые моменты после Большого взрыва образовались примерно в одинаковом количестве материя и антиматерия. За одну миллисекунду Вселенная охладилась до такой степени, что стала возможной «конденсация» кварков. Когда кварк сталкивался с антикварком, – а при громадной плотности такое событие должно было наступать очень быстро, – происходила их взаимная аннигиляция с выделением энергии в виде фотона. Но симметрия между материей и антиматерией не была полной: приблизительно на миллиард пар кварк – антикварк приходился один лишний кварк. Именно эта крошечная доля первоначального потенциала составляет массу той Вселенной, которую мы знаем. Откуда взялась эта асимметрия? Ее отсутствие представляется более «естественным». Однако при полной симметрии между материей и антиматерией Вселенная быстро перешла бы в чистое излучение, а люди, планеты, звезды и галактики так никогда бы и не появились.

2. Характер расширения Вселенной после Большого взрыва критическим образом зависел от ее полной массы и энергии, а также от значения гравитационной постоянной. Невероятно точная согласованность этих физических величин удивляет многих экспертов. Хокинг по этому поводу пишет: «Почему Вселенная начала расширяться со скоростью, столь близкой к критической, которая разделяет модели с повторным сжатием и модели с вечным расширением, так что даже сейчас, через 10 тысяч миллионов лет, Вселенная продолжает расширяться со скоростью, примерно равной критической? Если бы через секунду после Большого взрыва скорость расширения оказалась хоть на одну сто-тысяча-миллион-миллионную (1/100 000 000 000 000 000) меньше, то произошло бы повторное сжатие Вселенной, и она никогда бы не достигла своего современного состояния». С другой стороны, будь скорость расширения лишь на миллионную долю выше, не смогли бы сформироваться звезды и планеты. Частичное объяснение близости нынешней скорости к критическому значению дает предложенная сравнительно недавно инфляционная теория Вселенной, согласно которой расширение в ранний период происходило значительно быстрее. Однако многие космологи возразят, что в таком случае резонно спросить, почему Вселенная обладала как раз нужными свойствами для этого инфляционного расширения. Расширяющаяся Вселенная находится на грани невозможного.

3. Сказанное относится и к формированию относительно тяжелых элементов. Если бы сильное взаимодействие, удерживающее вместе протоны и нейтроны, было хоть немного слабее, образовывались бы только атомы водорода. А будь оно слегка сильнее, в гелий на ранней стадии превратилось бы не 25% водорода, как произошло в действительности, а весь водород, и звезды не загорелись бы, так как не смогла бы начаться термоядерная реакция. Кроме того, величина сильного взаимодействия очень точно «подобрана» для углерода, одного из важнейших элементов для жизни на Земле. При чуть большем значении весь углерод превратился бы в кислород.

В общей сложности насчитывается 15 физических констант, значения которых современные теории не в состоянии предсказать. Они даны нам: их значения просто таковы, каковы есть. Список этих констант включает скорость света, величину слабого и сильного взаимодействия, различные параметры электромагнитного взаимодействия, а также гравитационную постоянную. Шансы на то, чтобы полтора десятка констант случайно приняли совершенно определенные значения, необходимые для возникновения стабильной вселенной со сложными формами жизни, почти нулевые. И все же наблюдаемые значения именно таковы. Короче говоря, факт нашего существования невероятен. Можно справедливо возразить, что здесь получается логический круг: Вселенная должна обладать параметрами, требуемыми для стабильности, – будь это не так, мы бы о ней не дискутировали.

Общий вывод о том, что Вселенная «настроена под людей», именуется антропным принципом. Этот принцип был осознан несколько десятилетий назад, и с тех пор специалисты немало поражались ему и рассуждали о нем. В целом для него есть три возможных интерпретации.

1. Гипотеза мультивселенной. Помимо нашей Вселенной, одновременно с ней или в какой-то последовательности во времени, может существовать по сути дела бесконечное число других вселенных с разными значениями физических констант и, возможно, даже другими законами физики. Мы, однако, не можем их наблюдать. Мы можем существовать только во Вселенной, все физические свойства которой согласованы так, чтобы позволить существование жизни и сознания. Она – не чудо, а результат многочисленных проб и ошибок.

2. Существует только одна Вселенная – наша. И она обладает всеми необходимыми свойствами, чтобы дать начало разумной жизни. Если бы случилось иначе, некому было бы обсуждать этот вопрос. Нам просто очень и очень повезло.

3. Существует только одна Вселенная – наша. То, что физические константы и законы настроены под разумную жизнь, – не случайность, а прежде всего результат действий Того, Кто создал Вселенную.

Как бы то ни было, мы явно имеем дело с потенциально теологической проблемой. Иен Барбур цитирует следующие слова Хокинга: «Шансы возникновения Вселенной, подобной нашей, из чего-либо вроде Большого взрыва ничтожны. Отсюда, я полагаю, вытекают следствия отчетливо религиозного характера».

В «Краткой истории времени» Хокинг идет даже дальше, констатируя: «Почему начало Вселенной должно было быть именно таким, очень трудно объяснить иначе, как деянием Бога, которому захотелось создать таких живых существ, как мы».

Другой выдающийся физик, Фримен Дайсон, заключает рассмотрение серии, как он выражается, «числовых совпадений», следующими словами: «Чем больше я изучаю Вселенную и подробности ее устройства, тем больше нахожу свидетельств тому, что она в некотором смысле должна была знать о нашем приходе». А вот мнение лауреата Нобелевской премии Арно Пензиаса, открывшего (вместе с Робертом Вильсоном) реликтовое излучение – важнейшее подтверждение теории Большого взрыва: «Лучшие данные, которыми мы располагаем, – в точности те, которые я бы предсказал, опираясь как на источники только на Пятикнижие Моисея, Псалтирь и Библию в целом». Быть может, Пензиас думал при этом о Псалме 8, где Давид говорит: «Когда взираю я на небеса Твои – дело Твоих перстов, на луну и звезды, которые Ты поставил, то что [есть] человек, что Ты помнишь его?»

На каком же из трех перечисленных объяснений остановиться? Попробуем подойти к этому вопросу логически. Итак, мы наблюдаем Вселенную и себя в ней. Требуется определить наиболее правдоподобное из предлагаемых объяснений этого факта, сравнив их вероятность. Проблема в том, что мы не в состоянии даже приблизительно представить себе пространство возможных событий, – кроме как, может быть, для варианта 2. Для варианта 1, поскольку число параллельных вселенных близко к бесконечности, не исключена существенная вероятность того, что по крайней мере одна такая вселенная будет обладать физическими свойствами, делающими ее пригодной для жизни. Для варианта 2 эта вероятность будет исчезающе мала, для варианта 3 все зависит от того, существует ли сверхъестественный Творец, который заинтересован во Вселенной, населенной живыми существами.

С точки зрения вероятности объяснение 2 наименее правдоподобно, тем самым, остаются варианты 1 и 3. Вариант 1 логически допустим, но гипотеза о близком к бесконечности числе ненаблюдаемых вселенных выглядит слишком натянутой, она явно не удовлетворяет бритве Оккама. Впрочем, противники предположения о разумном Творце могут заявить, что вариант 3, коль скоро он требует вмешательства сверхъестественного существа, отнюдь не проще. Однако есть и еще один аргумент: сам по себе Большой взрыв, по-видимому, отчетливо указывает на Творца, поскольку иначе повисает в воздухе вопрос о том, что было до Большого взрыва.

Если же принять, что для Большого взрыва был нужен Творец, то вполне логично будет согласиться, что этот Творец установил параметры Вселенной (физические константы, законы и т.д.) в соответствии с определенной целью. А если в Его задачи входило получить Вселенную, представляющую собой нечто большее, чем лишенная свойств пустота, то мы пришли к варианту 3.

В связи с попытками сделать выбор между вариантами 1 и 3 мне приходит на ум следующая притча, придуманная философом Джоном Лесли. Представим себе, что человека расстреливают из винтовок пятьдесят метких стрелков. Отдается команда, гремит залп, но каким-то образом все пули проходят мимо приговоренного, и тот остается цел и невредим.

Каким образом можно было бы объяснить столь примечательное событие? Лесли предлагает две альтернативы, соответствующие нашим вариантам 1 и 3. Первая: может быть, в этот день происходили сотни казней, а даже лучшие стрелки иногда промахиваются. Так что в данном случае обстоятельства сложились в пользу нашего приговоренного, и ни одна из пятидесяти пуль в него не попала. Вторая: здесь присутствовали какие-то более целенаправленные действия, и на самом деле все 50 профессионалов нарочно плохо целились. Что кажется более правдоподобным?

Оговоримся, что на настоящий момент пятнадцать физических констант определены просто опытным путем. Конечно, нельзя исключить, что в будущем физикам удастся обнаружить для каких-то из этих величин ограничения, связанные с более глубокими факторами, однако сейчас на горизонте никаких подобных откровений не видно. Далее, здесь, как и с другими обсуждаемыми нами проблемами, никакие научные наблюдения не в состоянии достигнуть уровня, на котором будет однозначно доказано существование Бога. Но для тех, кто готов рассматривать теистическую точку зрения, антропный принцип, безусловно, является сильным доводом в пользу существования Творца.

Исаак Ньютон был верующим и о толковании Библии написал больше, чем о математике и физике, но не все его последователи разделяли ту же веру. В начале XIX в. выдающийся французский математик и физик маркиз де Лаплас высказал мнение о том, что природа управляется точными физическими законами (одни из которых известны, а другие еще предстоит открыть), а значит, с необходимостью им подчиняется. Это, как считал Лаплас, относится и к мельчайшим частицам, и к самым удаленным областям Вселенной, и к людям с их мыслительными процессами.

Лаплас утверждал, что после того, как установилась начальная конфигурация Вселенной, все дальнейшие события, в том числе те, в которых участвуют люди, необратимым образом заданы.

Эта крайняя форма научного детерминизма, очевидно, не оставляла места ни для Бога (кроме как в самом начале), ни для свободной воли, что вызвало серьезный переполох и среди ученых, и среди богословов. (Знаменитый ответ Лапласа на вопрос Наполеона о Боге: «Я не нуждался в этой гипотезе».)

Век спустя по лапласовскому абсолютному детерминизму был нанесен сокрушительный удар, причем пришел он со стороны не теологии, а науки. Революция, в результате которой была создана квантовая механика, началась просто с попытки разобраться с нерешенной физической проблемой, касающейся спектра света. Основываясь на экспериментальных данных, Макс Планк и Альберт Эйнштейн смогли показать, что энергия световых волн принимает не любые возможные значения, а «квантуется», т.е. эти волны не являются бесконечно делимыми – подобно тому, как изображение, снятое цифровой камерой, не может быть меньше одного пикселя. Следовательно, свет представляет собой поток частиц, обладающих строго определенной энергией, – фотонов.

Параллельно Нильс Бор исследовал структуру атома, пытаясь определить, почему электроны остаются на своих орбитах вокруг ядра. Поскольку электрон обладает отрицательным зарядом, он притягивается положительно заряженными протонами ядра, и, казалось бы, все вещество должно неизбежно «схлопнуться». Бор, уже применительно к электронам, выдвинул предположение об их квантовой природе и построил теорию, согласно которой электрон может находиться лишь в конечном числе различных состояний.

Основы классической механики начали рушиться, но в полной мере философское значение произошедшего переворота стало понятно после открытия принципа неопределенности Гейзенберга. Вернеру Гейзенбергу удалось показать, что в квантовом мире нельзя одновременно точно измерить и положение, и момент частицы. Так был одним ударом сокрушен лапласовский детерминизм, поскольку из принципа неопределенности следует, что никакую начальную конфигурацию Вселенной в действительности невозможно определить с точностью, необходимой для предсказания по модели Лапласа. За последние 80 лет предпринималось немало попыток осмыслить, что следует из квантовой механики для нашего понимания Вселенной. Сам Эйнштейн, несмотря на то что он сыграл важную роль в первоначальном становлении квантовой механики, не сразу принял идею неопределенности, заметив, как известно, что «Бог не играет в кости».

Атеист мог бы на это возразить, что для Бога здесь и нет никакой игры в кости, даже если с нашей точки зрения она и происходит. «Конечно, – замечает Хокинг, – мы можем себе представлять, что существует некий набор законов, полностью определяющий события для какого-то сверхъестественного существа, которое способно наблюдать современное состояние Вселенной, никак не возмущая ее. Однако такие модели Вселенной не представляют интереса для нас – простых смертных».

Попробуем теперь в свете кратко изложенных выше современных представлений о природе пересмотреть взгляды на допустимость гипотезы Бога в более общем виде. Вспоминается Псалом 19, где Давид говорит: «Небеса проповедуют славу Божию, и о делах рук Его вещает твердь». Очевидно, научное мировоззрение не в состоянии представить удовлетворительные решения всех интересных проблем происхождения Вселенной, и нет внутреннего противоречия между тем, что открыла нам наука, и идеей Бога-творца. В действительности гипотеза Бога позволяет ответить на глубоко тревожащие вопросы о том, что было до Большого взрыва и почему Вселенная выглядит настроенной на наше пребывание в ней.

Для теиста, которому Нравственный закон (см. гл. 1) повелевает искать Бога, не только приведшего в движение Вселенную, но и интересующегося людьми, синтез возможен на основе примерно следующего рассуждения:

Если Бог существует, то является сверхъестественным. Если Он является сверхъестественным, то не ограничен законами природы.

Если Он не ограничен законами природы, нет причин считать, что Он как-либо ограничен временем. Если Он не ограничен временем, то присутствует и в прошлом, и в настоящем, и в будущем.

Отсюда, среди прочего, следует, что:

Возможно существование Бога как до Большого взрыва, так и после исчезновения Вселенной, если таковое когда-либо произойдет.

Бог мог точно знать результат формирования Вселенной даже до того, как оно началось.

Он мог предвидеть, что на некой планете вблизи внешнего рукава одной из многочисленных спиральных галактик возникнут условия, пригодные для жизни.

Он мог предвидеть, что на этой планете в ходе эволюции, управляемой естественным отбором, разовьются существа, обладающие сознанием.

Он мог предвидеть даже мысли и поступки этих существ, хотя сами они обладают свободной волей.

В последующих главах будет немало сказано о последующих шагах по достижению гармоничного синтеза между наукой и верой, но главные положения мы в общих чертах уже обрисовали.

Предлагая этот синтез, я не ставил себе задачу решить все спорные и сложные вопросы. Приверженцы конкретных религий неизбежно должны столкнуться со специфическими трудностями при попытке осмыслить в рамках своей веры некоторые детали реконструированного наукой процесса возникновения Вселенной.

Деисты, которые, подобно Эйнштейну, считают, что Бог сотворил мир, но не участвовал в последующих процессах, обычно принимают положения современной физики и космологии, за исключением, быть может, принципа неопределенности. Что касается степени приемлемости этих положений для главных теистических религий, то она очень различна. Идея определенного начала не вполне согласуется с буддизмом – в отличие от концепции пульсирующей Вселенной, совместимой с ним в значительно большей степени. А вот теистические направления индуизма не противоречат теории Большого взрыва; то же относится и к большинству толкований исламской традиции (хотя есть и исключения).

Для иудео-христианской традиции первые слова книги Бытия («В начале сотворил Бог небо и землю) полностью совместимы с Большим взрывом. Характерно, что глава римско-католической церкви папа Пий XII активно поддерживал теорию Большого взрыва еще до того, как она получила достаточное научное обоснование.

Правда, среди христиан есть и немало противников данной точки зрения, которые понимают книгу Бытия совершенно буквально и делают вывод, что Земле всего шесть тысяч лет, отвергая большинство изложенных выше выводов. Их позицию можно понять как своего рода приверженность истине: верующие вполне справедливо возражают против вольных интерпретаций священных текстов, на которых покоится их религия. Чтобы аллегорически интерпретировать тексты, описывающие, как представляется, действительные события, необходимы серьезные основания.

Но относится ли к таким текстам библейский рассказ о сотворении мира? Язык книги Бытия, безусловно, поэтический. Присутствует ли в нем поэтическая вольность? (В одной из следующих глав мы поговорим об этом подробнее.) Этот вопрос принадлежит не только современной эпохе; спор между буквалистами и небуквалистами имеет долгую историю. Блаженный Августин – может быть, величайший из всех когда-либо живших религиозных мыслителей – обращал особое внимание на опасность, связанную с восприятием библейских текстов как научных трактатов; в его труде «О книге Бытия буквально» читаем: «Но при этом, в области предметов таинственных и весьма удаленных от нашего взора, – если бы мы прочитали что-нибудь написанное относительно таких предметов даже и Божественное, могущее в силу одушевляющей нас спасительной веры порождать новые и новые мнения, – мы не должны набрасываться ни на одно из них с такою твердостью, чтобы могли повалиться, если более тщательное исследование истины ниспровергнет его».

Следующие главы посвящены более подробному рассмотрению соответствующих аспектов науки о жизни. Многие комментаторы полагают, что конфликты между наукой и верой будут возникать и в дальнейшем. Однако я попробую доказать, что если мы будем достаточно мудры, чтобы последовать совету Августина, данному за тысячу лет до того, как появились причины защищать Дарвина, то сможем добиться полной и глубокой гармонии между двумя мировоззрениями.

Прогресс наукив современную эпоху происходил за счет отказа от некоторых традиционных обоснований веры в Бога. Не зная ничего о том, как возникла Вселенная, проще было считать, что она появилась в результате действия (или ряда действий) Бога. Аналогичным образом, пока Кеплер, Коперник и Галилей не перевернули привычные представления об устройстве мира, нахождение Земли в центре Вселенной, в окружении величественного звездного неба, казалось мощным доводом в пользу существования Бога: коль скоро Он поместил нас в середину мира, то и весь мир, очевидно, сотворил ради нас. Гелиоцентрическая система, вынудившая людей отказаться от этого взгляда, для многих стала потрясением основ веры.

Однако по-прежнему сохранял свой вес третий аргумент – сложность земной жизни служила явным свидетельством разумного замысла для любого, кто был способен рассуждать логически. Как мы увидим, к настоящему моменту наука сокрушила и эту идею. Но я постараюсь показать, что здесь – точно так же, как в случае физики и астрономии, – верующий должен не отрицать науку, а принять ее выводы как основание для веры. Изящная простота, стоящая за сложностью и многообразием жизни, поистине достойна восхищения и благоговения, безусловно, она тоже способна служить источником веры, хотя и не в той примитивной форме, которая казалась привлекательной до появления дарвиновской теории.

«Аргумент от порядка мира», или телеологическое доказательство бытия. Бога, встречающееся уже у Цицерона, было особенно удачно использовано Уильямом Пейли в книге «Естественная теология, или Доказательства существования и свойств божественной сущности по явлениям природы». Пейли, философ-моралист и англиканский священник, выдвинул знаменитую аналогию с часовщиком:

Пусть, например, бродя по пустоши, я задел ногой камень, и меня спрашивают, как он здесь оказался. Возможно, я ответил бы, что, насколько мне известно, этот камень всегда здесь лежал, и, думаю, было бы весьма затруднительно доказать абсурдность такого ответа. Но предположим, я нашел на земле часы, и меня спрашивают, каким образом они оказались в этом месте. Вряд ли мне пришел бы в голову ответ, аналогичный предыдущему: мол, насколько мне известно, часы, наверное, лежали здесь всегда… у часов должен быть создатель – некий мастер или мастера, когда-то и где-то изготовившие их с целью, которой они, как мы видим, соответствуют, причем эти мастера понимали, как устроены часы, и предназначали их для определенного использования… Все те признаки замысла, все те проявления плана, что мы находим в часах, есть и в творениях природы, с тем лишь отличием, что природа неизмеримо величественнее и могущественнее.

На протяжении большей части истории человечества существование в природе разумного плана представлялось людям очевидным. Сам Дарвин до путешествия на «Бигле» восхищался трудами Пейли и разделял его взгляды. Однако Пейли допустил логическую ошибку. Попробуем кратко повторить ход его рассуждений:

1. Часы сложны.

2. У часов есть разумный создатель.

3. Жизнь сложна.

4. Следовательно, у нее тоже есть разумный создатель.

Но из того, что какой-то признак (сложность) у двух объектов совпадает, не следует, что все их признаки обязательно совпадут. Рассмотрим, например, следующую логическую цепочку:

1. Электрический ток в моем доме представляет собой поток электронов.

2. Электрический ток вырабатывается на электростанции.

3. Молния представляет собой поток электронов.

4. Следовательно, молния вырабатывается на электростанции.

Как ни привлекательны доводы Пейли, ограничиваться ими нельзя. Чтобы исследовать во всей сложности жизнь на этой планете и наше собственное происхождение, мы должны глубоко проникнуть в увлекательнейшие революционные открытия из области палеонтологии, молекулярной биологии и генетики, проливающие свет на природу живых существ и наше с вами происхождение. Пусть верующие не боятся, что в результате такого исследования Бог окажется свергнут с трона; если Он действительно всемогущ, вряд ли Ему могут угрожать наши слабые попытки понять устройство Его мира. Наука в состоянии открыть искателю знания много интересного о работе механизмов, управляющих жизнью. Но с помощью одной науки нам никогда не найти ответа на вопросы о том, почему существует жизнь и зачем нужны мы.

Научный ответ на вопрос о сложности жизни начинается с хронологии. Мы сейчас знаем, что Вселенной около 14 млрд лет. Век назад не было даже известно, сколько времени существует наша собственная планета. Однако затем благодаря открытию радиоактивности и естественного распада некоторых химических изотопов появилось радиоактивное датирование – изящный и довольно точный метод определения возраста различных горных пород, встречающихся на Земле. Научную основу этого метода, подробно описанного в книге Брента Далримпла «Возраст Земли», составляют известные и очень долгие периоды полураспада трех радиоактивных элементов: урана, постепенно превращающегося в свинец, калия, который становится аргоном, и довольно редкого стронция, переходящего в еще более редкий рубидий. Измеряя соотношение в породе элементов из этих пар, можно оценить возраст планеты. Результаты независимых измерений здесь замечательным образом сходятся, указывая на возраст Земли порядка 4,55 млрд лет с возможным отклонением около 1%. Самым древним горам на нынешней поверхности Земли примерно 4 млрд лет, но около 70 метеоритов еще старше – им, как и нескольким образцам лунной породы, приблизительно 4,5 млрд лет.

Все, что мы знаем о раннем состоянии Земли, показывает, что в первые 500 млн лет своего существования наша планета была очень негостеприимной. На нее постоянно падали, производя огромные разрушения, гигантские астероиды и метеориты; в результате столкновения с одним из них от Земли, как сейчас считается, отделилась Луна. Потому не удивительно, что породы, образовавшиеся 4 млрд лет назад или раньше, не несут абсолютно никаких признаков существования жизни. Всего через 150 млн лет начинают обнаруживаться различные типы микроорганизмов. По-видимому, эти одноклеточные существа были способны к хранению информации – возможно, на основе ДНК, – могли самовоспроизводиться и затем развились в несколько различных типов.

Недавно Карл Вёзе выдвинул весьма правдоподобную гипотезу, согласно которой примитивные организмы той ранней эпохи были способны обмениваться своими ДНК. Биосфера состояла из огромного количества крохотных независимых клеток, но эти клетки интенсивно взаимодействовали друг с другом. Если какой-то организм начинал вырабатывать белок или ряд белков, обеспечивающих некоторое преимущество, его соседи могли быстро приобрести новые свойства. Тем самым, в определенном смысле эволюция на ранней стадии была, пожалуй, скорее «общественной», чем индивидуальной. Этот так называемый «горизонтальный перенос генов» зафиксирован в наши дни у древнейшей из существующих ныне форм бактерий – архебактерий, или архей; вероятно, именно он способствовал быстрому распространению новых свойств.

Но откуда все-таки взялись самовоспроизводящиеся организмы? Честно будет сказать, что в настоящее время мы этого просто не знаем. Ни одна из современных гипотез не приближает нас к объяснению того, каким образом за каких-то 150 млн лет в пребиотической среде, существовавшей на планете, зародилась жизнь. Безусловно, гипотезы предлагались, в том числе и вполне разумные, но с точки зрения статистики их правдоподобие представляется все-таки невысоким.

50 лет назад Стэнли Миллер и Гарольд Юри провели знаменитый эксперимент по реконструкции так называемого первичного бульона – смеси воды и органических веществ, которая могла бы служить основой для земной жизни. Пропуская через эту смесь электрические разряды, ученые сумели получить небольшие количества важнейших веществ, входящих в состав живых организмов, в том числе аминокислоты. Следы аналогичных соединений на метеоритах, прибывших из межпланетного пространства, также указывали, что сложные органические молекулы могут образовываться в результате естественных процессов, происходящих во Вселенной.

Однако все прочие детали остались очень и очень схематичными. Как из этих химических соединений могла сложиться самовоспроизводящаяся молекула, несущая информацию? Представляется совершенно немыслимым случайное появление молекулы ДНК, где на фосфатно-сахарном остове держатся причудливо расположенные органические основания, громоздящиеся чуть ли не поверх друг друга и соединенные попарно на каждом витке двойной спирали. Сравнительно недавно рядом исследователей было выдвинуто предположение о первичности не ДНК, а РНК, которая тоже в состоянии нести информацию и вдобавок выступает катализатором в определенных реакциях, где ДНК участвовать не может. ДНК – нечто вроде жесткого диска компьютера: она должна играть роль стабильного средства хранения информации (хотя и в ней, точно так же, как в компьютере, возможны сбои и путаница). РНК больше похожа на Zip-диск или флэш-карту – она перемещается вместе со своей программой и способна сама производить определенные события. Однако несмотря на попытки, предпринимавшиеся многочисленными исследователями, в экспериментах с первичным бульоном ни разу не удалось получить основных блоков РНК; никому, кроме того, не удалось сконструировать полностью самовоспроизводящуюся РНК.

Фундаментальные сложности с прослеживанием пути возникновения жизни привели некоторых ученых, в том числе Фрэнсиса Крика (открывшего вместе с Джеймсом Уотсоном двойную спираль ДНК), к идее о внеземном происхождении жизни, которая была занесена на планету мелкими частицами, дрейфующими в межзвездном пространстве и захваченными полем тяготения Земли, а может быть, даже – намеренно или случайно – каким-то древним космическим путешественником. Но давая ответ на вопрос о происхождении жизни на Земле, данная гипотеза оставляет нерешенной проблему происхождения жизни вообще – просто это поразительное событие переносится в другое место и еще более давнее время.

Здесь стоит сказать несколько слов о часто выдвигаемом возражении против возможности спонтанного возникновения жизни на Земле, которое основано на Втором начале термодинамики. Согласно Второму началу, в замкнутой системе, не получающей извне и не отдающей вовне ни материю, ни энергию, неорганизованность (или, используя более формальный термин, энтропия) со временем может только возрастать. Поскольку формы жизни являются высокоорганизованными, они, тем самым, не могли возникнуть без вмешательства сверхъестественного Творца. Но такое рассуждение выдает непонимание смысла Второго начала: повысить степень организованности в определенной части системы, разумеется, вполне возможно (и это происходит ежедневно – например, когда вы застилаете постель или убираете со стола грязную посуду), но для этого потребуется энергия извне – не должна уменьшаться только общая энтропия всей системы в целом. В ситуации с происхождением жизни замкнутой системой является, в сущности, вся Вселенная, а энергия поступает от Солнца, так что предположение о локальном увеличении организованности, выразившемся в самопроизвольном формировании макромолекул, Второму началу термодинамики никак не противоречит.

Поскольку наука на данный момент не может прояснить фундаментальный вопрос о происхождении жизни, некоторые теисты связывают возникновение РНК и ДНК с божественным вмешательством. Если в намерения Бога, творившего Вселенную, входило появление существ, с которыми Он мог бы взаимодействовать, а именно людей, и если необходимая для этого начальная степень сложности была недостижима за счет самоорганизации химических веществ, почему бы Ему не вмешаться и не начать процесс?

Такая гипотеза выглядит очень привлекательно, тем более что ни один серьезный ученый в наши дни не готов дать убедительное естественное объяснение происхождению жизни. Но сегодня это так, а завтра может измениться. Следует быть очень осторожным, вводя утверждение о вмешательстве Бога в той или иной сфере, где научных знаний на настоящий момент недостаточно. От затмений в древнейшие времена и движения планет в Средние века до происхождения жизни сегодня концепция «Бога пробелов» слишком часто оказывала медвежью услугу религии и, как следствие, самому Богу (если такое возможно). Вера, помещающая Бога туда, где нам не хватает знаний о природе, окажется перед лицом кризиса, когда благодаря прогрессу науки пробел удастся заполнить. Столкнувшись с не вполне понятными естественными процессами, верующие должны остерегаться обращения к сверхъестественному в загадочных сейчас областях, чтобы не построить ненужное доказательство существования Бога, обреченное на опровержение в будущем. Для веры в Бога есть серьезные основания, включая существование при возникновении мира математических принципов и порядка. Это положительные причины, базирующиеся на знании, а не допущения на основе (временного) отсутствия знаний.

В целом, хотя вопрос о происхождении жизни, безусловно, относится к числу самых захватывающих, а неспособность современной науки предложить статистически вероятный механизм ее возникновения выглядит весьма интригующе, думающему человеку не стоит подвергать здесь риску свою веру.

Любители и профессиональные ученые занимаются окаменелостями уже не один век, но последние два десятилетия принесли особенно много находок. Новые открытия в области палеонтологии помогают сейчас восполнить целый ряд пробелов в наших знаниях об истории жизни на Земле. При этом метод радиоактивного датирования, о котором мы говорили в связи с определением возраста Земли, часто позволяет довольно точно установить, когда именно жили исчезнувшие организмы.

Отметим, что от подавляющего большинства существ, когда-либо живших на Земле, не осталось абсолютно никаких следов, так как окаменелости образуются лишь в очень редких случаях. (Например, необходимо, чтобы существо застряло в грязи или горной породе определенного типа, но не досталось на растерзание хищникам; кости как правило гниют и разрушаются, мягкие ткани разлагаются.) Учитывая это, можно только поражаться обилию информации об организмах, когда-то живших на нашей планете.

Хронология, восстановленная по окаменелостям, удручающе неполна, но все же очень полезна. Например, в отложениях старше 550 млн лет встречаются только одноклеточные организмы, хотя не исключено, что уже существовали и более сложные формы жизни. Около 550 млн лет назад в окаменелостях внезапно появляются многочисленные отпечатки различных беспозвоночных. Это событие, часто именуемое «кембрийским взрывом», весьма подробно и доступно описано в книге «Чудо жизни», принадлежащей перу покойного Стивена Джея Гулда, самого вдохновенного и лиричного популяризатора теории эволюции в своем поколении. Гулд задается там вопросом, каким образом эволюция могла бы привести к такому огромному разнообразию отпечатков за столь короткий период времени. (Другие эксперты – впрочем, не столь известные широкой публике, – значительно более скептически отнеслись к заявлениям о том, что кембрийский взрыв свидетельствует о скачкообразном становлении сложных форм жизни; быть может, он в действительности отражает лишь изменение условий, в результате которого появилось большое количество отпечатков, а сами организмы существовали уже миллионы лет.)

Хотя некоторые теисты пытались рассматривать кембрийский взрыв как момент вмешательства некой сверхъестественной силы, тщательное изучение фактов не дает оснований для такого вывода. Это вновь «Бог пробелов», т. е. гипотеза, не заслуживающая того, чтобы рисковать ради нее верой.

Имеющиеся на настоящий момент данные позволяют предположить, что жизнь сначала существовала только в воде, а суша оставалась безжизненной, пока около 400 млн лет назад на ней не появились первые растения, произошедшие от водных форм жизни. Прошло еще каких-то 30 млн лет, и на сушу вышли животные. Одно время на этом шаге также присутствовал пробел – слишком мало было известно переходных форм между морскими существами и сухопутными четвероногими. Но недавние открытия дали убедительные примеры именно такого перехода. Около 230 млн лет назад началась эпоха динозавров. Сейчас общепризнано, что она закончилась внезапно и катастрофически приблизительно 65 млн лет назад; Земля тогда столкнулась с гигантским астероидом, который упал в окрестностях нынешнего полуострова Юкатан. Следы пепла, поднявшегося в воздух в результате этой чудовищной катастрофы, обнаруживаются по всему земному шару; по-видимому, преобладающие виды динозавров не выдержали климатических изменений, вызванных огромным количеством пыли в атмосфере. Они вымерли, и на Земле распространились млекопитающие.

Искушение предположить здесь сверхъестественное вмешательство очень велико. Не исключено, что астероид был единственным возможным средством освободить планету от динозавров и создать условия для процветания млекопитающих. Если бы не он, мы, возможно, так никогда бы и не появились.

Для большинства из нас представляют особый интерес ископаемые останки предков человека, и в этом случае находки последних нескольких десятилетий тоже очень многое проясняют. В Африке были обнаружены кости более чем дюжины человекообразных видов с постоянно растущей способностью к прямохождению. Первые образцы, которые мы опознаем как принадлежащие Homo sapiens, восходят к периоду, начавшемуся около 195 000 лет назад. Остальные ветви нашего семейства оказались тупиковыми: до наших дней не дожили ни неандертальцы, обитавшие в Европе 30 000 лет назад, ни «хоббиты», скелеты которых недавно были найдены на индонезийском острове Флорес. Этих низкорослых людей с небольшим головным мозгом отделяют от нас всего 13 000 лет.

Хотя реконструкция по окаменелостям во многом несовершенна и в палеонтологии остается ряд нерешенных вопросов, практически все находки согласуются с идеей филогенетического дерева, родства всех живых организмов и их общего происхождения. Хорошо прослеживаются переходные формы от рептилий и к птицам, и к млекопитающим. Что же касается возражений, базирующихся на неспособности данной модели объяснить возникновение определенных видов – например, китов, – то очень многие из них были отметены благодаря вновь открытым переходным формам, причем место находки и возраст отложений часто в точности соответствовали предсказанным на основе теории эволюции.

Чарльз Дарвин, родившийся в 1809 г., сначала изучал в университете богословие и готовился стать священником англиканской церкви, но серьезно увлекся естествознанием. И хотя в молодости ему представлялась убедительной аналогия с часовщиком, предложенная Пейли, и он рассматривал высокую организованность жизни как доказательство ее божественного происхождения, эти взгляды стали меняться в 1831-1836 гг. во время путешествия на корабле «Бигль». Дарвин побывал тогда, в частности, в Южной Америке и на Галапагосских островах, где изучал окаменелые останки древних организмов и наблюдал разнообразие форм жизни в условиях их изоляции от внешнего мира.

На основе наблюдений, сделанных в период путешествия, а также дополнительных исследований, которые он вел на протяжении более чем 20 лет, Дарвин создал теорию эволюции путем естественного отбора. В 1859 г., когда выяснилось, что его может опередить Альфред Рассел Уоллес (развивавший аналогичные идеи), он в конце концов подготовил к печати и опубликовал свое знаменитое «Происхождение видов». Хорошо понимая, что его суждения наверняка будут иметь широкий резонанс, Дарвин в конце книги скромно отмечает: «Когда воззрения, развиваемые мною в этой книге и м-ром Уоллесом, или аналогичные взгляды на происхождение видов сделаются общепринятыми, это будет сопровождаться, как мы смутно предвидим, глубоким переворотом в области естественной истории».

Дарвин выдвинул гипотезу о происхождении всех видов живых существ от немногочисленных общих предков – возможно, от единственного предка. В пределах вида случайным образом происходят изменения, а выживание или гибель каждого организма зависит от его способности адаптироваться к окружающей среде. Этот процесс Дарвин назвал естественным отбором. Осознавая, что реакция, вероятно, будет очень бурной, он намекал на возможность аналогичного развития и для человека; соответствующая концепция была им позднее подробно развита в книге «Происхождение человека».

На «Происхождение видов» сразу же обрушилась лавина критики, хотя реакция влиятельных священнослужителей не во всех случаях была такой однозначно отрицательной, как ее часто изображают сегодня. Так, выдающийся протестантский теолог консервативного направления Бенджамин Уорфилд принимал эволюцию как «теорию метода, применявшегося божественным провидением», выдвигая тезис о том, что природа самой эволюции может быть сверхъестественной.

Многие истории об общественной реакции на теорию Дарвина – мифы. Например, хотя знаменитый диспут между ярым сторонником эволюционной теории Томасом Хаксли и епископом Сэмюэлом Уилберфорсом действительно имела место, Хаксли, вопреки легенде, по-видимому, не говорил там, что ему не стыдно происходить от обезьяны, а стыдно лишь иметь что-либо общее с теми, кто затуманивает истину. Замечу, кроме того, что Дарвин похоронен в Вестминстерском аббатстве, так что религиозная община его вовсе не отвергала.

Самого Дарвина очень беспокоило воздействие его теории на религиозные верования, хотя он и постарался предложить возможную гармоничную интерпретацию. «Я не вижу, – пишет он в "Происхождении видов", – достаточного основания, почему бы воззрения, излагаемые в этой книге, могли задевать чье-либо религиозное чувство… Один знаменитый писатель и богослов писал мне: "Я мало-помалу привык к мысли об одинаковой совместимости с высоким представлением о божестве как веры в то, что оно создало несколько первоначальных форм, способных путем саморазвития дать начало другим необходимым формам, так и веры в то, что оно нуждалось каждый раз в новом акте творения для того, чтобы заполнить пробелы, вызванные действием установленных им законов"».

А завершается «Происхождение видов» следующими знаменательными словами: «Есть величие в этом воззрении, по которому жизнь с ее различными проявлениями Творец первоначально вдохнул в одну или ограниченное число форм; и между тем как наша планета продолжает вращаться согласно неизменным законам тяготения, из такого простого начала развилось и продолжает развиваться бесконечное число самых прекрасных и самых изумительных форм».

Собственные религиозные представления Дарвина были неоднозначными и, по-видимому, претерпели изменения в течение последних лет его жизни. Как-то он сказал: «Правильнее всего было бы описать мое умонастроение как агностическое». В другой раз написал о «крайней трудности или даже невозможности представить себе эту необъятную и чудесную Вселенную, включая сюда и человека с его способностью заглядывать далеко в прошлое и будущее, как результат слепого случая или необходимости, – и заключил: – Размышляя таким образом, я чувствую себя вынужденным обратиться к Первопричине, обладающей интеллектом, в какой-то степени схожим с разумом человека, т.е. заслуживаю названия теиста».

Ни один серьезный биолог сегодня не сомневается в способности теории эволюции объяснить удивительную сложность жизни и ее разнообразие. Фактически учение о родстве всех видов и связывающем их механизме эволюции представляет собой настолько фундаментальную основу биологической науки, что без него трудно себе представить вообще какое бы то ни было исследование живой природы. И все же ни одна сфера человеческих знаний не вступала в такие серьезные конфликты с религиозным мировоззрением, как революционные идеи Дарвина. Этой битве – от анекдотического «обезьяньего процесса» против учителя Джона Скоупса до нынешних дебатов о преподавании в школах теории эволюции – пока не видно конца.

Догадка Дарвина представляется тем более замечательной, если вспомнить, что в его время ничего еще не было известно о физической основе эволюции. Лишь спустя столетие биологам удалось установить, какой конкретный механизм отвечает за дарвиновское «происхождение, сопровождаемое модификацией».

Грегор Мендель, сравнительно малообразованный монах августинского монастыря на территории современной Чехии, был современником Дарвина и читал «Происхождение видов», но два ученых, по-видимому, не были знакомы лично. Мендель был первым, кто показал дискретный характер наследования. Многолетние опыты с горохом на монастырском огороде позволили ему заключить, что наследственные факторы, участвующие в формировании таких признаков, как сморщенная или гладкая поверхность горошин, подчинены математическим законам. Мендель не знал, что такое ген, но его наблюдения заставляли предположить существование чего-то подобного.

В течение 35 лет на эти исследования почти никто не обращал внимания, а затем произошло одно из тех удивительных совпадений, которые иногда случаются в истории науки. На рубеже XX в. труд Менделя практически одновременно (в течение нескольких месяцев) заново открыли трое других ученых. Арчибальд Гаррод, изучая «врожденные нарушения метаболизма» – редкие заболевания, встречавшиеся в семьях некоторых из его пациентов, – смог убедительно показать, что законы Менделя распространяются на людей и расстройства передаются по наследству по схеме, выявленной Менделем для растений.

Конечно, факт передачи по наследству определенных признаков – например, цвета кожи или глаз – был известен каждому, кто пристально наблюдал за нашим видом, но Мендель и Гаррод внесли в представления о наследовании математическую специфику. Механизм, стоявший за этими моделями, оставался, однако, неясным, поскольку никому не удавалось проследить химическую основу наследственности. В первой половине XX в. исследователи в основном предполагали, что наследуемые признаки передаются через белки, в силу большого разнообразия белковых молекул в составе живых организмов.

Лишь в 1944 г. Освальд Т. Эйвери, Колин М. Маклауд и Маклин Маккарти сумели в ходе микробиологических экспериментов выявить роль ДНК в передаче наследуемых признаков. О существовании ДНК на тот момент было известно уже почти сто лет, но ее считали всего-навсего «набивкой» клеточного ядра, не представляющей особого интереса.

Менее чем через десять лет Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик первыми нашли решение вопроса о химической природе наследования, оказавшееся поистине красивым и элегантным. История бешеной гонки, итогом которой стало открытие в 1953 г. структуры ДНК, подробно описана в занимательной книге Уотсона «Двойная спираль». Уотсон, Крик и Морис Уилкинс, пользуясь данными, полученными Розалиндой Франклин, смогли определить, что молекула ДНК представляет собой двойную спираль – как бы скрученную веревочную лестницу, – а записанная в ней информация определяется химическими компонентами, составляющими «ступеньки» этой лестницы.

Будучи химиком и понимая, насколько необычайны свойства ДНК и как блестяще она решает проблему кодирования «чертежей» живых организмов, я преклоняюсь перед этой молекулой. Позвольте мне рассказать и вам о ее красоте.

У молекулы ДНК (см.рис.4.1) – целый ряд замечательных свойств. Ее внешний остов состоит из однообразно чередующихся фосфатов и Сахаров, а все самое интересное спрятано внутри. «Ступеньками лестницы» служат пары химических компонентов – нуклеиновых (азотистых) оснований, – которых насчитывается четыре. Они условно обозначаются начальными буквами своих химических наименований – А, С, G и Т (аденин, цитозин, гуанин и тимин).

Каждое основание обладает специфической формой, причем А соответствует Т и только вместе с ним может образовать «ступеньку», a G соответствует С. Это так называемые «комплементарные пары». Таким образом, существует четыре возможных типа ступенек: А-Т, Т-А, C-G и G-C. Если какое-то основание в одной из цепочек двойной спирали окажется повреждено, его легко будет восстановить, обратившись ко второй цепочке: единственная допустимая замена для Т (к примеру) – тоже Т. И – может быть, самое элегантное – двойная спираль прямо в себе содержит способ самокопирования: каждая из цепей способна служить шаблоном для создания новой. Если расщепить пополам все комплементарные пары, разрезав «лестницу» по серединам «ступенек», каждая половинка будет содержать всю информацию, необходимую для восстановления точной копии первоначальной молекулы.

Таким образом, в первом приближении можно рассматривать ДНК как сценарий или программу, записанную в ядре живой клетки. Эта программа закодирована на языке, в алфавите которого всего четыре буквы (или, используя компьютерную терминологию, букве соответствуют 2 бита). Каждая ее команда – ген – состоит из сотен тысяч букв кода, и гены определяют все сложнейшие функции клетки даже в таких организмах, как человеческий.

Рис. 4.1. Двойная спираль ДНК. Информация задается порядком нуклеиновых оснований (А, С, G и T). ДНК упакованы в хромосомы, которые находятся в ядре каждой клетки

Сначала ученые не представляли себе, как в действительности «выполняется» программа. Разгадкой стало выявление «матричной РНК» (сокращенно мРНК), в которую копируется информация ДНК, соответствующая определенному гену. Молекула РНК представляет собой одинарную цепочку – как бы половинку веревочной лестницы со свисающими вбок ступеньками. Эта цепочка выходит из ядра клетки (хранилища информации) в цитоплазму (весьма сложную смесь белков, жиров и углеводов) и затем попадает в рибосому – удивительную фабрику по производству белков. В рибосоме происходит трансляция – считывание матрицы и построение по ней молекулы соответствующего белка. Последовательность из трех нуклеиновых оснований кодирует одну аминокислоту. Именно белки обеспечивают работу клетки и отвечают за ее структурную целостность (см. рис. 4.2).

Это краткое описание дает лишь очень поверхностное представление об удивляющем и восхищающем ученых изяществе строения ДНК, РНК и белка. Возможных трехбуквенных комбинаций из букв А, С, Т и G, как легко посчитать, 64, а аминокислот – всего 20. Это означает, что генетический код обладает встроенной избыточностью: например, последовательность GAA в коде ДНК и РНК означает глутаминовую кислоту, GAG – ее же.

Исследования многих организмов, от бактерий до людей, показали, что генетический код, определяющий, каким образом информация, записанная в ДНК и РНК, должна транслироваться в белок, един у всех известных живых существ. Язык жизни не испытал Вавилонского столпотворения. GAG соответствует глутаминовой кислоте и в почвенной бактерии, и в горчичном семечке, и в аллигаторе, и в вашей тетушке Гертруде.

Эти успехи дали начало новому научному направлению – молекулярной биологии. Открытие множества других миниатюрных химических чудес, включая белки, действующие как клей и как ножницы, позволило ученым манипулировать молекулами ДНК и РНК, сшивая вместе кусочки молекулярных программ, взятых из разных источников, и получая в результате так называемые рекомбинантные ДНК. Отсюда родилось еще одно новое направление – биотехнология, которая, наряду с другими достижениями, обещает революционные сдвиги в лечении многих заболеваний.

То, что изложено в этой главе, может расстроить верующего, для которого аргумент от порядка мира был убедительным доказательством сотворения жизни Богом. Без сомнения, многие мои читатели думали про себя или слышали, например, в религиозной проповеди, что великолепие цветка или орлиного полета могло возникнуть только благодаря сверхъестественному разуму, ценившему сложность, разнообразие и красоту. Теперь же, когда все это начинают объяснять с помощью молекулярных механизмов, генов и естественного отбора, кому-то наверняка хочется воскликнуть: «Довольно! Своими естественно-научными объяснениями вы лишаете мир всякой божественной тайны!»

Не огорчайтесь, божественная тайна не пострадала. Многие люди, рассмотрев все научные и религиозные доказательства, по-прежнему видят в мире творящую и направляющую руку Бога. Сам я нисколько не разочарован открытиями молекулярной биологии – наоборот. Какой же удивительной и замысловатой оказалась жизнь, как чудесно цифровое изящество ДНК! Как прекрасны и совершенны компоненты живых существ, от рибосомы, где строится белок по матрице РНК, до гусеницы, превращающейся в бабочку, или павлина, привлекающего самку своим немыслимым оперением! Учение об эволюции может – и должно быть – истинным. Но разве эволюция не имеет автора? У тех, кто верит в Бога, сейчас больше, а не меньше причин для благоговения перед Ним.

Рис. 4.2. Информационный поток в молекулярной биологии: ДНК-›РНК-›6елок

Когда я в начале 1980-х работал научным сотрудником в Йельском университете, секвенирование, т.е. определение фактической последовательности букв генетического кода, было грандиозным предприятием даже для сравнительно короткого (в несколько сотен букв) участка ДНК. Методы отличались сложностью, для экспериментов требовалось множество подготовительных шагов, в них использовались дорогостоящие и опасные (в том числе радиоактивные) реагенты, а сверхтонкие гели приходилось переливать вручную, и чуть ли не всегда их портили пузырьки или какие-то еще дефекты. Детали не имеют значения; суть в том, что мы продвигались очень медленно, методом проб и ошибок.

Тем не менее моя первая опубликованная работа по генетике человека касалась именно секвенирования ДНК. Я исследовал выработку в организме одного особого белка – фетального (плодного) гемоглобина, который в норме присутствует в красных кровяных тельцах человеческих эмбрионов, но постепенно исчезает после рождения, когда младенец начинает дышать своими легкими. Гемоглобин отвечает за перенос кислорода из легких во все органы нашего тела, причем у людей и некоторых обезьян существует его специальная плодная форма, помогающая извлечению кислорода из крови матери для питания растущего плода. В течение первого года жизни ребенка гемоглобин этого типа обычно полностью заменяется на взрослую форму. Однако у представителей одного семейства с Ямайки, которое я обследовал, фетальный гемоглобин продолжал вырабатываться и в зрелом возрасте. Эта особенность представляла большой интерес: научившись запускать выработку плодной формы у взрослых, мы могли бы значительно облегчить страдания людей, больных серповидно-клеточной анемией. Присутствие у них в крови хотя бы 20% фетального гемоглобина практически избавило бы их от мучительных приступов и остановило бы прогрессирующее разрушение органов.

Никогда не забуду тот день, когда очередной эксперимент показал G вместо С в определенной позиции «вверх» по одному из генов, отвечавших за отключение выработки фетального гемоглобина, – как оказалось, именно из-за этого отклонения программа, запускаемая в период эмбрионального развития, продолжала работать во взрослом состоянии. Я был счастлив, но устал до изнеможения – на поиски одной-единственной нужной мне «буквы» кода ДНК у меня ушло 1,5 года.

Три года спустя я был очень удивлен, узнав, что несколько ученых, оценивая перспективы науки, начали обсуждать возможность определения последовательности ДНК для всего генома человека, насчитывающего, по оценке, около 3 млрд комплементарных пар. Казалось немыслимым, чтобы это могло произойти при моей жизни.

Мы сравнительно мало знали о возможном содержании генома. Увидеть под микроскопом нуклеиновые основания какого-либо конкретного гена не представлялось возможным (для этого они слишком малы), охарактеризованы на тот момент были лишь несколько сотен генов, и разные оценки количества генов в геноме очень сильно друг от друга отличались. Даже точного определения гена не было (и сейчас нет), поскольку оказалось, что ген не всегда можно определять как цепочку, кодирующую определенный белок. Исследования ДНК позволили выявить так называемые интроны – сегменты генов, не содержащие информации о последовательности аминокислот белка. Из РНК интрон удаляется до начала считывания кода, и в зависимости от того, как соединятся друг с другом кодирующие участки, с одного и того же гена в определенных случаях может быть считано несколько разных (но родственных друг другу) белков. Далее, между генами обнаруживались длинные цепочки ДНК, которые, судя по всему, ничего не кодировали; некоторые исследователи даже называли их «мусорными», хотя, учитывая скудость наших знаний, требовалась немалая самоуверенность, чтобы объявить какую бы то ни было часть генома мусором.

Несмотря на все сомнения, гипотетическая ценность полного генома представлялась мне бесспорной. Ведь в этой огромной инструкции удалось бы найти полную «спецификацию» человеческого организма, а заодно и ключ к множеству заболеваний, природу которых мы плохо понимаем и которые не умеем эффективнно лечить. Для меня как врача возможность раскрыть эту самую могущественную на свете книгу по медицине была особенно притягательна. Поэтому я, со своим скромным на тот момент академическим статусом и без уверенности, что столь смелый план удастся осуществить на практике, принял участие в дискуссии, выступив за организацию программы по секвенированию генома – вскоре она получила известность как проект «Геном человека».

Через несколько лет мое желание видеть геном человека полностью расшифрованным еще усилилось. Я возглавил новую лабораторию, где под моим началом работали серьезные и трудолюбивые аспиранты и молодые научные сотрудники, и мы предприняли попытку раскрыть генетическую основу некоторых заболеваний, до тех пор не поддававшуюся определению. Первым из них был муковисцидоз, или кистозиый фиброз – самое распространенное тяжелое наследственное расстройство в странах Северной Европы. Болезнь обычно проявляется в младенчестве или в раннем детстве – ребенок мало прибавляет в весе и постоянно страдает от респираторных инфекций. Муковисцидоз можно опознать по повышенной концентрация ионов хлора в детском поте – наблюдательные матери замечают соленый привкус, целуя ребенка. Для болезни также характерны густые вязкие выделения в легких и поджелудочной железе. Но ни один из известных признаков болезни не давал даже косвенных указаний на назначение вызывавшего ее гена.

Впервые я столкнулся с муковисцидозом в конце 1970-х, когда проходил медицинскую практику в больнице. Еще в 1950-х гг. страдающие им дети редко доживали до десяти лет, однако к 70-м ситуация значительно изменилась к лучшему, так что многие больные вырастали, заканчивали колледж, шли на работу, вступали в брак. Но все это было достигнуто благодаря совершенствованию симптоматического лечения – созданию препаратов, заменяющих гормоны поджелудочной железы, новых антибиотиков, эффективных против легочных инфекций, специальных диет и методов физиотерапии. В том же, что касается борьбы с самим заболеванием, долгосрочная перспектива по-прежнему оставалась мрачной. Не понимая природы наследственного дефекта, медики блуждали на ощупь. Мы лишь знали, что где-то среди 3 млрд букв кода ДНК есть как минимум одна ошибочная, расположенная в уязвимом месте.

Трудности, связанные с нахождением такого тонкого отличия, представлялись почти непреодолимыми. Однако мы знали, что муковисцидоз наследуется по рецессивному типу. Поясню, что означает этот термин. Каждый наш ген существует в двух экземплярах: один получен от матери, другой от отца. (Исключение составляют гены, содержащиеся в хромосомах X и Y, которые у мужчин представлены только в одном экземпляре.) Рецессивная патология проявляется, только если она присутствует и в материнском, и в отцовском экземпляре гена, т. е. оба родителя являются ее носителями. Когда же в одном экземпляре гена патология есть, а в другом нет, болезнь никак не проявляется, так что ее носители, как правило, не подозревают о своем статусе. (Примерно каждый тридцатый житель Северной Европы – носитель муковисцидоза, и в семейной истории большинства из них болезнь не зафиксирована.)

Таким образом, вырисовывалась интересная задача по «выслеживанию» ДНК: не зная ничего о функции гена, ответственного за муковисцидоз, проанализировать другие наследственные признаки и поискать среди них сцепленные с заболеванием. Если в многодетных семьях, где некоторые дети больны, а некоторые нет, какой-то признак встречается только у больных детей, это означает, что участок, ответственный за данный признак, локализован неподалеку от интересующего нас гена. Мы не могли прочитать все 3 млрд букв генетического кода, но в наших силах было выхватить из темноты пару миллионов в одном определенном месте, пару в другом и проверить, нет ли здесь корреляции с муковисцидозом. Это требовалось проделывать сотни и сотни раз, но, так как геном представляет собой свзяанный набор информации, рано или поздно мы обязательно должны были выявить связь.

В 1985 г., к большой радости как ученых, так и обследовавшихся семейств, удалось установить, что ген муковисцидоза находится в 7-й хромосоме, в сегменте, содержащем примерно 2 млн комплементарных пар. Теперь можно было переходить к основной, по-настоящему сложной части работы. Чтобы объяснить, в чем заключалась основная сложность, я сравнивал нашу задачу с поиском одной-единственной перегоревшей лампочки в подвале дома где-то в Соединенных Штатах: предварительный анализ помог нам установить нужный штат и даже округ, но он обеспечивает обзор с шестикилометровой высоты и не позволяет спуститься ниже. Теперь нужно обходить дом за домом, проверяя одну лампочку за другой.

Интересовавшая нас часть 7-й хромосомы до 1985 г. никем не изучалась, так что, продолжая сравнение, у нас не было даже приблизительной карты местности, не говоря уже о такой роскоши, как схемы расположения улиц, поэтажные планы домов или, тем более, инвентарные списки электроприборов. Нас ожидала гора тяжелой однообразной работы.

Изобретенный в нашей лаборатории метод «прыжков по хромосоме» позволял проводить поиск параллельно в нескольких местах, что значительно ускоряло работу по сравнению с традиционным методом. Но даже при этом задача оставалась огромной, и в научном сообществе многие считали наш подход непрактичным и непригодным для исследования болезней человека. В 1987 г., когда подошли к концу и финансовые ресурсы, и запасы энтузиазма, мы решили объединить усилия с исследовательской группой Госпиталя для больных детей в Торонто, которую возглавлял выдающийся генетик доктор философии Сюй Личжи (Lap-Chee Tsui). Вместе наши лаборатории заработали с удвоенной энергией. История поиска несколько походила на сюжет детектива: мы знали, что на последней странице тайна обязательно раскроется, правда, не имели представления о том, сколько времени нам потребуется, чтобы до нее добраться. На нашем пути в изобилии встречались и ключи к разгадке, и тупики. После того, как три или четыре раза нам казалось, что цель близка, а на следующий день новые данные это опровергали, мы запретили себе чрезмерный оптимизм по поводу чего бы то ни было. Нам тяжело было снова и снова объяснять коллегам, почему мы еще не нашли ген – или не отказались от проекта. В какой-то момент я, чтобы наглядно представить другую метафору, объясняющую наши трудности, даже съездил за город и сфотографировался, сидя с иголкой в руке на большом стоге сена.

Ответ был наконец найден в мае 1989 г. Дождливой ночью факс, стоявший в общежитии Йельского университета, куда мы с Личжи приехали на конференцию, выбросил нам результаты очередного дня работы лаборатории; из них однозначно следовало, что муковисцидоз у большинства пациентов связан с отсутствием трех букв (а именно СТТ) в кодирующей последовательности не известного ранее гена. Вскоре исследования нашей и других групп показали, что практически все случаи заболевания вызваны мутациями – этой и другими, менее распространенными – того же гена, получившего название МВТР (трансмембранный регулятор муковисцидоза).

Вот оно – доказательство: мы все-таки сумели, последовательно сужая область поиска, определить «перегоревшую лампочку» – ген, ответственный за патологию. Это был момент торжества: мы одолели долгий тяжелый путь, и наши результаты позволяли начать работы, способные привести к полной победе над муковисцидозом.

Отметить открытие гена собрались и генетики, и члены обследовавшихся семей, и врачи, а я написал в честь этого события песню. Музыка всегда помогала мне выразить переживания, которые трудно передать обычными словами, хотя я играю на гитаре только как любитель. Когда голоса людей сливаются в едином хоре, меня переполняет радость, которая никак не связана с наукой, зато имеет самое прямое отношение к моей духовной жизни. Я не мог удержаться от слез, когда присутствующие поднялись со своих мест и подхватили припев:

Верь мечте, верь мечте.

Братья, сестры, минут годы слез.

Мы свободно вздохнем,

И навек исчезнет муковисцидоз.

Последующие шаги оказались труднее, чем мы рассчитывали, и муковисцидоз, увы, пока еще далеко не исчез. Но выявление гена было важнейшей вехой – именно оно открыло путь исследованиям по борьбе с самим заболеванием, на успех которых все мы очень надеемся.

В сумме работа двадцати с лишним исследовательских групп, участвовавших в поисках гена МВТР, заняла десять лет и обошлась человечеству более чем в $50 млн. А ведь эта задача считалась одной из самых простых, так как муковисцидоз – сравнительно распространенная патология, передающаяся от родителей к детям строго по законам Менделя. Как же можно было вообразить себе аналогичное изучение сотен более редких наследственных расстройств, источник которых тоже срочно необходимо раскрыть? Тем более, мыслимо ли было изучать с помощью той же стратегии такие болезни, как диабет, шизофрения, различные виды сердечно-сосудистых заболеваний и рака, где наследственные факторы заведомо играют огромную роль, но этих факторов много, и ни один ген, взятый в отдельности, не оказывает особенно сильного влияния? Здесь понадобилось бы найти с дюжину лампочек, причем даже не перегоревших, а просто горящих чуть слабее, чем нужно. Если для этих более сложных случаев и была какая-то надежда на успех, то только при наличии подробных и точных данных обо всех щелях и закоулках генома. Нам требовалась карта страны с планом каждого дома.

Конец 1980-х стал временем яростных споров о разумности такого проекта. Большинство ученых соглашались, что проект позволил бы получить потенциально весьма полезную информацию, но считали его неосуществимым из-за огромного масштаба. Далее, было уже понятно, что лишь небольшая часть генома кодирует белок, а вопрос о целесообразности секвенирования всего остального («мусорных» ДНК) представлялся довольно спорным. Один известный генетик писал: «Секвенирование генома было бы почти таким же полезным делом, как перевод полного собрания сочинений Шекспира в клинопись, но далеко не таким простым с точки зрения осуществления и последующей интерпретации результатов».

Другой заявлял: «Это бессмысленно… генетики будут бороздить море бессмыслицы ради нескольких крохотных островков информации». Но очень многие опасения были в действительности связаны со стоимостью проекта и с тем, что из-за него лишатся ресурсов другие исследования в области биомедицины. А против этой проблемы есть хорошее средство – нужно найти для проекта отдельное финансирование, что и осуществил в США новый директор проекта – не кто иной как сам Джим Уотсон, один из открывателей двойной спирали ДНК. Уотсон, бывший в то время самой популярной «рок-звездой» от биологии, убедил Конгресс рискнуть и выделить деньги на расшифровку генома.

Джим Уотсон умело руководил американским проектом «Геном человека» в течение первых двух лет. В этот период были созданы центры по расшифровке генома и к работе подключился ряд лучших и талантливейших ученых нашего поколения. Однако многие по-прежнему относились к проекту скептически, сомневаясь, что его удастся осуществить за отпущенные 15 лет, – тем более что тогда еще не были созданы некоторые технологии, позволившие позднее ускорить процесс и осуществить проект в намеченные сроки. В 1992 г. наступил кризис: Уотсон неожиданно оставил проект после публичного спора с директором системы Национальных институтов здравоохранения о возможности патентования фрагментов генетического кода (против чего Уотсон категорически возражал).

Начались поиски нового директора проекта, и выбор, к моему огромному удивлению, остановился на мне. Я руководил тогда центром по расшифровке генома в Мичиганском университете, был вполне удовлетворен своим положением и не мыслил себя в роли государственного служащего. Поэтому поначалу я не проявил интереса к этой идее. Но отделаться от нее оказалось непросто. Был только один проект «Геном человека», его предполагалось осуществить лишь раз за всю историю человечества, и его успех имел бы огромное значение для медицины. Как верующий, я спрашивал себя, не предначертано ли мне сыграть более важную роль в проекте, способном привести к фундаментальным сдвигам в нашем понимании себя самих. Мог ли я отказаться от шанса прочесть написанное на языке Бога, узнать сокровенные подробности того, как появились люди? Я всегда с подозрением отношусь к людям, которые утверждают, применительно к подобным моментам, будто поняли волю Бога; и все же невозможно было игнорировать невероятную значимость проекта с точки зрения потенциальных последствий для взаимоотношений между человечеством и Богом.

В ноябре 1992 г. я отправился в гости к дочери, жившей в Северной Каролине, и там долго молился под вечер в маленькой часовне, прося Бога направить меня. Я не «услышал» ответа – в действительности со мной никогда такого не случалось, – но за эти часы (а я неожиданно для себя пробыл в часовне до вечерней службы) мое душевное смятение совершенно улеглось. Спустя несколько дней я принял предложение.

Следующие десять лет были бешеной гонкой с множеством взлетов и падений. Уже исходные задачи проекта «Геном человека» требовали невероятного напряжения сил, но мы ставили себе еще более жесткие сроки и неукоснительно их соблюдали. Иногда, казалось бы, многообещающие методы с треском проваливались при применении в крупном масштабе, и мы испытывали тяжелое разочарование. Случались трения между членами нашей научной команды, и я, как глава, выступал в роли примирителя. Некоторые центры не выдержали заданного темпа, и их, к большому разочарованию руководителей, пришлось вывести из проекта. Но бывали и моменты торжества, когда мы завершали очередной напряженный этап; и у нас стала накапливаться информация, ценная с точки зрения медицины. К 1996 г. мы были готовы запустить полномасштабное секвенирование генома с применением значительно более совершенной и рентабельной технологии, чем та, которую мы использовали в 1980-х при поиске гена муковисцидоза. В определенный момент руководители международной части проекта приняли важнейшее решение, сделав обязательным условием участи немедленный доступ к полученным данным и договорившись не подавать заявок на патентование каких бы то ни было фрагментов кода. Ученым, работающим над важнейшими медицинскими проблемами, требовался немедленный свободный и открытый доступ к информации, нельзя было позволить здесь задержку даже на один день.

Следующие три года прошли очень плодотворно, так что к 1999-му мы смогли значительно ускорить процесс расшифровки. И в этот момент на горизонте возникла новая проблема: у нашего проекта «Геном человека» появился конкурент – частная компания. Когда проект начинался, полное секвенирование всего генома не представляло коммерческого интереса, однако положение менялось по мере того, как ценность получаемой информации становилась все очевиднее, а себестоимость секвенирования снижалась. Крейг Вентер, глава фирмы, вскоре получившей название Celera, заявил, что планирует выполнить полномасштабное секвенирование генома, причем, в отличие от нас, намерен запатентовать многие гены и хранить информацию о них в закрытой базе данных, предоставляя доступ по подписке за значительную плату.

Идея обратить информацию генома в частную собственность вызывала глубокую тревогу. Еще сильнее обеспокоила нас реакция Конгресса. Хотя никаких своих данных команда Celera не представила, а научная стратегия, которой собирался следовать Вентер, вызывала большие сомнения относительно полноты и точности будущих результатов, в Конгрессе был поднят вопрос о том, целесообразно ли и дальше финансировать за счет налогоплательщиков проект, с которым, возможно, лучше справился бы частный сектор. В своих публичных выступлениях представители Celera упирали на более высокую эффективность собственного подхода, стараясь заклеймить государственный проект как медлительный и бюрократизированный. Эти заявления были, мягко говоря, весьма спорными, учитывая участие в проекте «Геном человека» лучших университетов мира, талантливейших и известнейших ученых. Но пресса любит скандалы, и журналисты много писали о «состязании» в секвенировании генома, привлекая к сравнению яхту Вентера и мой мотоцикл. Основная масса этих текстов – полнейшая бессмыслица. Авторы большинства статей, похоже, не поняли главного: спор шел вовсе не о том, кто выполнит работу быстрее или с меньшими затратами (и Celera, и государственный проект были уже очень хорошо подготовлены), а об идеалах. Чем должна стать последовательность генома, наше общее наследие – коммерческой услугой или общественным благом?

Мы не жалели сил. Наши двадцать центров по расшифровке генома работали безостановочно. За полтора года, определяя тысячу комплементарных пар в секунду двадцать четыре часа в сутки семь дней в неделю, мы получили первый вариант расшифровки, покрывающий 90% генома человека. Celera, со своей стороны, также сгенерировала большой объем данных, но они хранились в закрытой базе, и доступ к ним отсутствовал. В определенный момент сотрудники Celera осознали, что могут на общих основаниях пользоваться открытой информацией, и остановили свою работу на середине. В итоге Celera представила расшифровку, которая, как выяснилось впоследствии, более чем наполовину состояла из данных, опубликованных в рамках нашего проекта.

Интерес к нашему «состязанию» становился неуместным и грозил отвлечь внимание от цели обоих проектов и ее значения. В конце апреля 2000 г., когда и Celera, и мы были готовы объявить о завершении первого варианта расшифровки, я обратился к Ари Патриносу (руководителю программы по расшифровке генома в Департаменте энергетики), который был дружен и со мной, и с Вентером, и попросил его устроить нам неофициальную встречу.

За пивом и пиццей в гостиной у Ари мы с Вентером договорились об одновременном объявлении и проработали необходимые детали.

Так я и оказался одним из главных действующих лиц торжества, описанного на первых страницах этой книги. Стоя рядом с президентом Клинтоном в Восточном зале Белого дома› я объявил, что прочитана (в первом приближении) инструкция, по которой сделан человек, раскрыт язык Бога.

В течение следующих трех лет я продолжал работу в качестве директора проекта «Геном человека». Мы уточняли первоначальные данные, заполняли остававшиеся пробелы, повышали общий уровень корректности информации; все результаты, как и раньше, ежедневно выкладывались в общедоступные базы данных. В апреле 2003 г., когда отмечалось пятидесятилетие открытия Уотсоном и Криком двойной спирали ДНК, мы объявили о достижении всех целей, ставившихся перед проектом. Я как руководитель испытывал огромную гордость за две с лишним тысячи ученых, совершивших этот выдающийся подвиг, – думаю, расшифровка генома и через тысячу лет будет считаться одним из главных достижений человечества.

Торжества в честь завершения нашего проекта спонсировались Генетическим альянсом – организацией, поддерживающей семьи, в которых проявляются редкие наследственные заболевания. По этому случаю я переделал слова известной народной песни «Все добрые люди», и присутствующие хором спели:

«Вам эта песня, все добрые люди, Добрые люди – наша семья. Вам эта песня, все добрые люди, Общая нить нас связала одна».

Следующий куплет был посвящен испытаниям, выпавшим на долю семей, которые борются с редкими генетическими расстройствами у себя или у своих детей:

«Вам эта песня, все те, кто страдает, Сила и дух ваш тронули нас. Преданность ваша нас вдохновляет, Учимся мы не сгибаться у вас».

Последним шел куплет о геноме:

«Это чертеж наш и летопись наша, Это лечебник на все времена. Люди прочли его и записали, Он для людей, для тебя и меня».

Для меня, верующего человека, раскрытие последовательности генома было важно еще и тем, что геном написан на языке Бога – том самом, с помощью которого Бог вызвал из небытия жизнь. Изучая этот главнейший из всех биологических текстов, я чувствовал великое благоговение. Да, конечно, он написан на языке, который мы понимаем очень слабо, и нам понадобятся десятилетия, а может быть, и века, чтобы в нем разобраться, и все же мы перешли через мост, вступив в совершенно новую область.

О проекте «Геном человека» написано много (по-видимому, даже слишком много) книг. Быть может, и я когда-нибудь напишу свою – надеюсь, что сумею дать в ней достаточно объективную оценку прошедших событий и избежать захлебывающихся интонаций, которыми страдают многие из популярных сейчас описаний. Но здесь у меня другая задача – я рассуждаю не о проекте, а о проблеме достижения гармонии между современной наукой и верой в Бога.

С этой точки зрения будет интересно более внимательно взглянуть на геном человека и сравнить его с геномами других организмов, которые к настоящему времени также полностью расшифрованы. При взгляде на 3,1 млрд букв кода ДНК, распределенных по 24 хромосомам, сразу же бросаются в глаза несколько удивительных вещей.

Первая из них – то, какая малая часть генома реально используется для кодирования белков. Общее количество генов, кодирующих белки, – приблизительно 20-25 тысяч (ограниченные возможности наших экспериментальных и вычислительных методов пока не позволяют дать точную оценку), и на них приходится около 1,5% кода. Это значительно меньше, чем предполагалось, – в итоге своей десятилетней работы мы надеялись найти как минимум 100 000 генов, и многих из нас ошеломила та краткость, с какой Бог высказался о человеке. В особенности же шокировало то, что у более простых организмов, таких как черви, мухи или водоросли, насчитывается примерно столько же генов – около 20 000.

Некоторые наблюдатели восприняли этот факт как оскорбительный для человечества. Неужели мы обманывались насчет своего особого места в животном мире? В действительности нет – ведь числом генов наверняка определяется далеко не все. По любым оценкам мы превосходим по биологической сложности круглых червей, состоящих всего из 959 клеток, хотя генов у них примерно столько же, сколько и у нас. И, разумеется, ни один другой организм не расшифровал собственный геном! Очевидно, наша сложность определяется не числом отдельных пакетов инструкций, а тем, как они используются. Может быть, компоненты, из которых мы состоим, обучились работать в многозадачном режиме?

Еще один способ осмысления этого факта дает сравнение с естественным языком человека. У образованного носителя английского языка средний объем активного словаря – около 20 000 слов. Из этих слов могут составляться и относительно простые документы – скажем, памятка владельцу автомобиля, – и тексты значительно большей сложности – например, «Улисс» Джеймса Джойса. Аналогичным образом, червям, насекомым, рыбам и птицам, как и нам, необходим для функционирования «словарный запас» в 20 000 генов, хотя они используют данный ресурс не так изощренно, как мы.

Вторая удивительная черта генома человека обнаруживается при сравнении разных представителей нашего вида. На уровне ДНК мы идентичны на 99,9%, независимо от того, каких людей из каких стран мы попробуем сравнить. Тем самым, судя по ДНК, все люди – действительно одна семья. Этот удивительно высокий уровень генетического сходства отличает нас от большинства других видов планеты, у которых в ДНК встречается в 10, а то и в 50 раз больше расхождений, чем у нас. Инопланетянин, изучающий формы жизни на Земле, заметил бы много интересных фактов, касающихся людей, но прежде всего должен был бы обратить внимание на исключительное генетическое единообразие внутри нашего вида.

Одним из направлений иопуляционной генетики является реконструкция истории популяций животных, растений, микроорганизмов с помощью математических инструментов. Если обработать с помощью тех же методов данные о геноме человека, получается, что все представители нашего вида произошли от одной группы прародителей численностью около 10 000, жившей 100-150 тысяч лет назад. Это хорошо согласуется с данными археологии, согласно которым наши гипотетические прародители обитали в Восточной Африке.

Далее, благодаря расшифровке геномов целого ряда организмов у нас появилась возможность провести детальное сравнение последовательностей ДНК нашего и других видов. Используя компьютер, можно выбрать определенный участок ДНК и проверить, есть ли похожие последовательности у каких-либо других существ. Когда такое сравнение проводится для области человеческого гена, кодирующей некоторый белок, у нее практически во всех случаях обнаруживается значительное сходство с геномами других млекопитающих. Часто обнаруживается явное, хотя и не такое большое сходство с генами рыб, а иногда и с более примитивными организмами, такими как плодовые мушки дрозофилы или круглые черви (нематоды). Есть отдельные примеры, когда подобие распространяется на все филогенетическое дерево вплоть до генов дрожжевых грибов и даже бактерий.

Если же выбрать участок ДНК между генами, вероятность нахождения аналогичной последовательности в других отдаленно родственных нам организмах падает, хотя полностью не исчезает. При тщательном поиске с применением компьютера у других видов млекопитающих удается найти аналоги приблизительно для половины таких фрагментов, а у приматов – соответствия в зависимости от категории организма почти для всех.

Таблица 5.1

Рис. 5.1. На этой странице представлен современный вид филогенетического дерева для ряда видов млекопитающих, степень близости между которыми «дерева жизни», отображающего родство между разными видами определена путем сравнения последовательностей ДНК. Длина ветвей соответствует количеству различий между видами: так, мышь ближе к крысе, чем к белке, а человеческая ДНК обнаруживает больше сходства с ДНК шимпанзе, чем с ДНК макаки. На соседней странице воспроизведен листок из записной книжки Дарвина 1837 г., где вслед за словами «Я думаю» нарисован эскиз

Таким образом, анализ ДНК убедительно подтверждает оба главных положения дарвиновской теории эволюции – и происхождение всех живых существ от общего предка, и естественный отбор из множества случайных вариантов. На уровне генома в целом можно с помощью компьютера построить филогенетическое дерево, опираясь только на сходство последовательностей ДНК. Результат представлен на рис. 5.1. При анализе не использовались ни данные палеонтологии, ни информация о строении организмов животных, но его выводы совершенно аналогичны тем, к которым приводят сравнительное изучение анатомии существующих и ископаемых видов.

Далее, в отношении генома в целом теория Дарвина предсказывает следующее. Мутации, не влияющие на функционирование организма (т. е. локализованные в «мусорных» ДНК), должны накапливаться с постоянной скоростью, те же, которые затрагивают кодирующие участки, должны наблюдаться реже, поскольку, как правило, они вредны для организмов: полезное изменение, дающее организму преимущество при отборе и сохраняющееся в процессе дальнейшей эволюции, – исключительный случай. Так и происходит. Сходное явление наблюдается, кстати, и на кодирующих участках при их более детальном изучении. В предыдущей главе я упоминал об избыточности генетического кода – например, последовательности GAA и GAG синонимичны, им соответствует одна и та же аминокислота (глутаминовая). Поэтому некоторые мутации кодирующих участков могут быть «молчащими»: код меняется, но аминокислота остается прежней, и на организме изменение не сказывается. Сравнение генов родственных видов выявляет больше «молчащих» различий, чем влияющих на аминокислоту, – что в точности соответствует теории естественного отбора. Если предполагать, как некоторые, что каждый геном был сотворен отдельно, объяснить эту особенность не удастся.

Чарльз Дарвин испытывал очень серьезные сомнения по поводу своей теории эволюции – может быть, именно поэтому он двадцать пять лет медлил с публикацией «Происхождения видов». Наверняка ему не раз хотелось вернуться на миллионы лет назад и своими глазами увидеть все те события, которые реконструировала его теория. Конечно, это было и осталось неосуществимым, но, помимо машины времени, вряд ли сам Дарвин мог бы вообразить более убедительное подтверждение своей теории, чем то, которое дает сравнительное изучение ДНК родственных видов.

В середине XIX в. у Дарвина не было возможности узнать, как действует механизм естественного отбора. Сейчас мы понимаем, что изменчивость, которую он предположил, вызывается мутациями в ДНК, имеющими естественную причину. Частота мутаций оценивается в одну ошибку на 100 млн комплементарных пар за поколение. (Между прочим, это означает, что на два генома – материнский и отцовский – каждого человека, насчитывающие по 3 млрд пар нуклеиновых оснований, приходится в среднем 60 новых мутаций, которых не было ни у одного из родителей.)

По большей части эти мутации происходят на несущественных участках и поэтому не приводят ни к каким или почти ни к каким последствиям. Те, которые случаются в более уязвимых местах, чаще всего вредоносны и быстро выбраковываются, так как снижают репродуктивную способность. Но изредка случайно происходит мутация, дающая небольшое преимущество при отборе. Это новое «написание» ДНК с чуть большей вероятностью будет в дальнейшем передано потомству. В течение очень долгого периода времени такие благоприятные модификации могут распространяться на весь вид, что в итоге приводит к существенным изменениям биологической функции.

Сейчас, с появлением инструментов, позволяющих прослеживать эволюцию, ее в отдельных случаях удается даже «поймать за руку». Некоторые критики дарвинизма стараются доказать, что данные палеонтологии подтверждают только «микроэволюцию» (небольшие изменения внутри видов), но не «макроэволюцию» (значительные изменения, приводящие к образованию нового вида). Мы видели, – заявляют они, – как постепенно изменилась форма клюва у зябликов с переходом на новую пищу, а появление нового вида не наблюдали ни разу.

Современная наука все более склоняется к тому, чтобы рассматривать это разделение как искусственное. Так, в настоящее время группа биологов в Стэнфордском университете занимается изучением чешуи колюшки, которая значительно различается в зависимости от внешней среды. У рыб, живущих в соленой воде, обычно насчитывается более трех десятков чешуек, которые покрывают все тело и увеличиваются от хвоста к голове, а у пресноводных видов чешуи почти не осталось.

Пресноводные колюшки, судя по всему, поселились в своих нынешних местах обитания совсем недавно – 10-20 тысяч лет назад, после таяния ледников в конце последнего оледенения. Сравнение геномов пресноводной и морской разновидности позволило обнаружить различия в гене, называемом EDA. Мутации этого гена неоднократно и независимо возникали в различных популяциях пресноводной колюшки, вызывая потерю чешуи. Интересно, что ген EDA есть и у людей; спонтанные мутации в нем приводят к дефектам волос, зубов, потовых желез и костей. Нетрудно представить себе, как расхождение между пресноводной и морской колюшкой усиливается и в результате образуются самостоятельные виды. Таким образом, отчетливой границы между микро- и макроэволюцией нет; значительные изменения, приводящие к появлению новых видов, состоят из ряда крохотных шагов, почти незаметных по отдельности.

Эволюционный процесс в действии мы наблюдаем также при появлении новых болезнетворных вирусов, бактерий и многоклеточных паразитов; такие события могут приводить к серьезным эпидемиям. В 1989 г. я, работая в Западной Африке, заразился малярией, хотя и принимал рекомендованное профилактическое средство – хлорокин. В этом регионе хлорокин использовался уже много лет, и когда в результате случайной мутации появилась форма возбудителя малярии, устойчивая к препарату, она быстро распространилась. Аналогичным образом, мутации вируса иммунодефицита (ВИЧ), вызывающего СПИД, затрудняют создание вакцины против него; именно эволюция вируса – главный виновник того, что болезнь возвращается к пациентам после курса лечения. Еще более взбудоражили общественность опасения, связанные с птичьим гриппом, в результате эпидемии которого погибло множество кур и несколько людей, вступавших в контакт с больными птицами. Вполне можно себе представить, что возбудитель этого гриппа – вирус H5N1 – мутирует и появится его разновидность, легко передающаяся от человека к человеку. Таким образом, теория эволюции важна не только для биологической, но и для медицинской науки.

Колюшка – не человек. Что можно сказать об эволюции нашего вида? Со времен Дарвина представителей самых разных мировоззрений особенно интересовало то, каким образом общие законы биологии и эволюции действуют в случае одного конкретного вида – Homo sapiens, человека разумного.

Исследование генома неизбежно приводит к заключению, что люди и другие живые существа Земли произошли от общего предка. Некоторая статистика, подтверждающая это, приведена в таблице 5.1, отражающей степень сходства между геномами различных животных и нашим собственным. Само по себе это, конечно, не доказывает существования общего предка; с точки зрения креационистов причиной сходства может быть, например, повторное использование Богом удачных принципов творения. Тем не менее, как будет показано дальше (частично мы об этом уже говорили, обсуждая «молчащие» мутации в кодирующих последовательностях ДНК), факты, выясняющиеся при детальном изучении генома, говорят о несостоятельности этого объяснения для всех живых организмов, не исключая и людей.

В качестве первого примера попробуем сравнить геномы человека и мыши – оба они исследованы с высокой степенью достоверности и имеют приблизительно одинаковый полный размер, а также весьма сходный состав генов, кодирующих белки. При рассмотрении деталей обнаруживаются и другие несомненные признаки того, что мы произошли от общего предка. Например, в хромосомах человека и мыши есть довольно длинные фрагменты ДНК с одинаковым порядком расположения генов. Так, если в геноме человека следуют друг за другом гены А, В и С, то с большой вероятностью их аналоги в геноме мыши идут в том же порядке, хотя промежутки между ними могут несколько отличаться (см. рис. 5.2). В определенных случаях эта корреляция охватывает участки значительной протяженности: например, практически у всех генов, локализованных в 17-й хромосоме человека, есть аналоги в 11-й хромосоме мыши. Кто-то, наверное, мог бы возразить, что порядок генов критически важен для правильного выполнения ими своей функции и именно поэтому Творец использовал его многократно, но из данных современной молекулярной биологии не следует необходимость в применении этого ограничения на столь длинных участках.

Рис. 5.2. Порядок генов в хромосоме у мыши и человека часто совпадает, хотя промежутки между ними могут несколько различаться. Так, если три гена А, В и С у человека следуют друг за другом, их аналоги у мыши с большой вероятностью расположены в том же порядке. Что же касается промежутков, то теперь, имея перед глазами полную расшифровку геномов и человека, и мыши, между генами можно выявить остатки целого ряда так называемых мобильных генов – фрагментов, которые были способны (и сейчас до некоторой степени способны) внедряться в произвольные места генома. Среди этих генов есть претерпевшие множество мутаций, а значит, очень старые – древние повторяющиеся элементы (ancientrepetitiveelements, ARE). Интересно, что в геномах человека и мыши такие элементы часто обнаруживаются в сходных позициях (как в данном примере, где AREв обоих случаях находится между генами А и В). Особый интерес представляют усеченные ARE, подобные представленному в примере между генами В и С. Элемент был обрезан по определенному месту в момент внедрения, потеряв, таким образом, часть кода и, как следствие, всю функциональность. Одинаково усеченные AREв аналогичной позиции в геномах человека и мыши появились в результате внедрения мобильного гена, которое должно было произойти в организме общего предка двух видов.

Еще более убедительное доказательство существования общего предка дает нам исследование фрагментов кода, называемых древними повторяющимися элементами (ancient repetitive elements, ARE). Они появляются в результате внедрения так называемых мобильных генов, способных к самокопированию и встраиванию копий в произвольные места генома – обычно без последствий для организма. Хромосомы млекопитающих содержат огромное количество таких «генетических обломков» – например, геном человека состоит из них примерно на 45%. При сопоставлении участков ДНК, ограниченных соответствующими друг другу и идущими в одипаковом порядке генами, как правило, можно обнаружить и аналогичные ARE", расположенные в геномах человека и мыши примерно в одних и тех же местах (рис. 5.2).

Некоторые из них присутствуют только в одном из двух геномов (а в другом, по-видимому, утрачены), но многие есть в обоих, причем их позиция указывает на то, что встраивание, вероятнее всего, произошло в геноме общего предка млекопитающих и передалось его потомкам. Конечно, кто-то может возразить, что мы лишь по невежеству относим эти элементы к «мусорной» ДНК, а на самом деле они исполняют некую функцию и у Творца были причины поместить их именно там, где мы их находим. И действительно, небольшая часть ARE играет важную роль, выступая в качестве регуляторов. Но это объяснение не очень правдоподобно, поскольку мобильные гены часто повреждаются при перемещении. По геномам мыши и человека разбросана масса ARE, усеченных в момент внедрения и утративших вследствие этого способность к какому бы то ни было функционированию. Во многих случаях «обезглавленные» и полностью мертвые ARE обнаруживаются в соответствующих друг другу позициях геномов человека и мыши (рис. 5.2).

Рис.5.3. Наборы хромосом (кариотипы) человека и шимпанзе. Обратите внимание на их явное сходство (количество, размер) и на важное отличие: человеческая хромосома 2 выглядит как результат склеивания «голова к голове» двух среднего размера хромосом шимпанзе (помеченных здесь как 2А и 2В).

Если не предполагать, что Бог специально разместил эти усеченные ARE так, чтобы сбить нас с толку и ввести в заблуждение, мы практически неизбежно приходим к выводу о существовании у человека и мыши общего предка. Таким образом, результаты исследования генома самым серьезным образом осложняют отстаивание идеи о сотворении всех видов «из ничего». Мы занимаем вполне определенное место в филогенетическом дереве, об этом свидетельствуют результаты сравнения человека с ближайшим из ныне живущих родственников шимпанзе. Геном шимпанзе сейчас расшифрован, на уровне ДНК он совпадает с нашим на 96%. Строение хромосом людей и шимпанзе также обнаруживает значительное сходство. Хромосомы, в которых упакована ДНК, видны в оптический микроскоп во время деления клетки; каждая из них содержит сотни генов. На рис. 5.3 представлено сравнение хромосом человека и шимпанзе. У человека 23 пары хромосом, а у шимпанзе – 24. Это отличие, по-видимому, возникло в результате слияния 2-х хромосом-предшественников, из которых образовалась 2-я хромосома человека. То, что произошло именно слияние у человека, подтверждается данными о строении хромосом гориллы и орангутанга: у обоих этих видов по 24 пары хромосом, очень сходных с хромосомами шимпанзе. После того как стала известна точная последовательность ДНК в геноме человека, появилась возможность подробно изучить место слияния, которое находится в длинном плече 2-й хромосомы. Анализ показал массу интересного – чтобы не вдаваться в технические подробности, скажу лишь, что последовательность нуклеиновых оснований на данном участке соответствует последовательностям на концах хромосом всех остальных приматов. В других местах эти фрагменты кода, как правило, не встречаются, но они есть ровно там, где и должны находиться согласно теории эволюции, – в середине нашей объединенной второй хромосомы. Слияние, произошедшее в ходе развития нашего вида, оставило в точке сращивания отпечаток в виде ДНК. Этот факт крайне сложно истолковать, не предположив происхождение от общего предка. Еще один аргумент в пользу того, что у шимпанзе и людей был общий предок, вытекает из наблюдений над так называемыми псевдогенами – фрагментами ДНК, которые обладают почти всеми характеристиками нормальных генов, но из-за одного или нескольких сбоев не считываются и не транслируются в белок, так что содержащаяся в них информация остается неиспользованной. При сравнении человека и шимпанзе иногда обнаруживаются гены, которые у одного вида вполне функциональны, а у другого испорчены мутациями. Так, человеческий ген, отвечающий за выработку каспазы-12, полностью выведен из строя несколькими повреждениями, в то время как находящийся в соответствующей позиции ген шимпанзе отлично функционирует – как и аналогичные гены чуть ли не всех млекопитающих, включая мышей. Если бы Бог творил людей отдельно от других живых существ, стал ли бы Он специально заботиться о том, чтобы поместить именно в данной позиции заведомо испорченный ген?

Сейчас начинают получать объяснение и некоторые особенности человека, которые носят более технический характер и, возможно, сыграли решающую роль в формировании нашего вида. Один из примеров – ген, отвечающий за белок MYH16 в составе жевательных мышц. У человека он выродился в псевдоген, а у других приматов по-прежнему играет важную роль, обеспечивая силу челюстей. Разумно предположить, что инактивация этого гена привела к уменьшению массы жевательных мышц человека. В результате челюсти у нас слабее, чем у большинства обезьян. Л поскольку жевательные мышцы прикрепляются к черепу, их относительная недоразвитость, возможно, парадоксальным образом помогла росту нашего черепа вверх, так что в нем поместился мозг большего размера. Это, конечно, чисто умозрительное рассуждение, и увеличение коры головного мозга, которое заведомо важнее, с необходимостью должно быть связано с рядом других генетических изменений.

Приведу еще один пример. Недавно большой интерес привлек ген FOXP2, по-видимому, связанный с речевыми способностями. История его открытия началась с выявления одной английской семьи, у членов которой на протяжении трех поколений наблюдались расстройства речи. Они испытывали трудности с обработкой слов согласно правилам грамматики, с пониманием предложений, имеющих сложную синтаксическую структуру, с артикуляцией некоторых звуков.

Генетическое обследование показало, что у людей, страдающих данным расстройством, повреждена одна буква кода в гене FOXP2, находящемся в 7-й хромосоме. Это было поразительно: небольшое изменение одного-единственного гена вызывало серьезные нарушения речи без каких бы то ни было других заметных последствий.

Удивление еще более возросло, когда обнаружилось, что ген FOXP2 есть практически у всех млекопитающих, причем очень стабилен. Самое яркое исключение – человек, у которого кодирующий сегмент данного гена имеет два существенных отличия; вызвавшие их мутации, по-видимому, произошли около 100 000 лет назад. Соответственно, была выдвинута гипотеза о связи этих мутаций с появлением у людей естественного языка.

В этом месте безбожники-материалисты, наверное, обрадуются. Если люди появились строго в результате мутаций и естественного отбора, кому нужно привлекать к объяснению еще и Бога? На это я отвечу: мне. Как ни интересно сравнение геномов, оно не отвечает на вопрос, что такое быть человеком. На мой взгляд, у людей есть некоторые особенности, о которых нам никогда не сможет рассказать одна лишь последовательность ДНК, сколько бы мы ни собрали информации о биологических функциях. Я говорю о Нравственном законе и поиске Бога. Если Бог не творил животных и человека по отдельности, это не значит, что не Он – источник свойств, отличающих людей, и не Ему обязана своим существованием Вселенная. Учение об эволюции лишь проливает свет на методы, которыми Он действует.

Рассмотренные здесь открытия, сделанные на основе изучения геномов, – наряду с другими, описание которых заняло бы сотню книг размером с эту, – обеспечили теории эволюции своего рода «поддержку на молекулярном уровне». Теперь практически все активно работающие биологи убеждены в бесспорной правильности дарвиновской модели наследственности, изменчивости и естественного отбора. В действительности почти невозможно представить себе, чтобы генетик, ведя исследования, подобные моим, мог систематизировать получаемые им данные геномов без теории Дарвина. Повторяя слова одного из ведущих биологов XX в. (и православного христианина) Феодосия Добржанского, «ничто в биологии не имеет смысла иначе как в свете эволюции».

Однако вот уже 150 лет теория эволюции не дает покоя религиозному сообществу, и недовольство по ее поводу, насколько можно судить, не ослабевает. Все же я бы советовал верующим внимательно ознакомиться с научными данными, подтверждающими родство всех живых существ, включая и нас с вами. Доказательства настолько неоспоримы, что упорное нежелание американцев принять их выглядит более чем странно. Может быть, проблема отчасти заключается просто в неверном понимании слова «теория». Критики любят подчеркивать, что эволюция – «только теория»; эти заявления озадачивают работающих ученых, привыкших к другому значению слова. В моем толковом словаре Funk amp; Wagnalls дается два определения «теории»: (1) умозрительная или предположительная картина чего-либо; (2) фундаментальные принципы, лежащие в основе какой-либо науки, искусства и т. п. Например: теория музыки, теория уравнений.

Говоря о теории эволюции, ученые имеют в виду второе значение – то же, что в словосочетаниях «теория гравитации» или «теория микробной природы инфекционных заболеваний». В таком контексте слово «теория» не.подразумевает неуверенности; чтобы передать соответствующий смысл, ученый скажет «гипотеза». Однако в повседневной бытовой речи американцев слово «теория» употребляется более небрежно, что и отражено в первом определении Funk amp; Wagnalls. Например: «у меня теория, что Билл без ума от Мэри», или «у Линды теория, что это дело рук дворецкого». Как жаль, что наш язык недостаточно тонко различает здесь значения, – ведь смысловая путаница усугубляет взаимное непонимание между сторонниками научной и религиозной точек зрения в споре о родстве между живыми существами.

Итак, если эволюция реальна, есть ли в мире место для Бога? Артур Пи-кок, знаменитый английский молекулярный биолог, впоследствии ставший англиканским священником, недавно опубликовал книгу, озаглавленную «Эволюция: замаскировавшийся друг веры?». Название интересно тем, что подразумевает возможность сближения, но не будет ли это женитьба под дулом пистолета, соединение несовместимых мировоззрений? Или, последовательно изложив, с одной стороны, доводы в пользу существования Бога, а с другой – научные данные о происхождении Вселенной и жизни на нашей планете, мы все же сумеем найти их гармоничный синтез?