Спонтанная эволюция: Позитивное будущее и как туда добраться - [104]

, согласно которой эволюция новых видов происходит под давлением экологических факторов. Эти теоретики отмечают, что региональные вариации в среде (например, микроклиматические зоны) сильно влияют на поселяющиеся в этой среде организмы, заставляя их быстро адаптироваться — изменять свои физические и поведенческие черты, чтобы выживать и процветать. Например, мы можем разделить некую популяцию рыб или улиток на две одинаковые группы и поместить их в идентичные среды. Затем, если мы к одной из этих групп подселим хищников, которые питаются рыбами (или улитками), то увидим, что такое изменение в среде (хищники) глубоко влияет на эволюцию внутри популяции. Подобные же результаты можно наблюдать и в естественных экосистемах.

Рыбы или улитки в изменившейся среде станут созревать и давать потомство раньше. Дальнейшие изменения в их облике и поведении, скорее всего, приведут к тому, что они будут значительно отличаться от своих собратьев, живущих в более безопасном месте. Эти две популяции могут приобрести еще более выраженные различия, если под давлением хищников одна из них вынуждена жить и питаться в той части своего ареала, где раньше особи данного вида почему-то предпочитали не бывать. Независимо от того, произойдут ли эти перемены в результате действия эпигенетических механизмов или вследствие адаптивных мутаций, различия между популяциями в конце концов достигнут такого уровня, когда разные представители некогда единого вида больше не будут признавать друг друга за своих и не смогут иметь общее потомство.

Влияние среды на эволюционные процессы было недавно подтверждено в ходе долгосрочных генетических исследований микроорганизмов. Пытаясь выяснить роль случая в эволюционном развитии, исследователи задались вопросом: «Если бы можно было повторить историю Земли с исходной точки, развивалась бы она точно так же?» Ученые поместили генетически идентичные бактерии в разные пробирки, содержащие одинаковую стрессовую среду, и проследили эволюцию этих бактерий на протяжении 24 000 поколений. В результате выяснилось, что так называемая адаптивная радиация[56] всякий раз проходила одинаковым образом под влиянием имеющихся в данной среде ниш для выживания.

Независимо от того, какой путь адаптации выбирали бактерии в каждой пробирке, они в конце концов приспосабливались к идентичным условиям приблизительно одинаковыми способами. Это свидетельствует о том, что идентичные популяции при попадании в идентичные условия следуют параллельными путями эволюции. Таким образом, в ходе данного эксперимента и других экспериментов, описанных выше, передовая наука продемонстрировала: факторы среды оказывают непосредственное влияние на эволюцию и, очевидно, направление эволюции не является случайным.

Но если направление эволюции задают условия среды (что явствует из описанных экспериментов), значит, достаточно глубокое понимание этих условий даст нам возможность предсказывать ее дальнейший ход. Тогда вопрос состоит в следующем: «Можем ли мы предсказать, как будут вести себя условия среды в динамичном мире?»

Со стороны кажется, что динамические системы ведут себя беспорядочно. Но Лоренц продемонстрировал, что при наличии достаточно точных данных об окружающей среде поведение даже таких систем оказывается предсказуемым. Динамические системы представляют собой детерминистический хаос, или просто хаос. В отличие от систем, демонстрирующих беспорядочное поведение, судьба хаотических систем все-таки может быть предсказана, и (как убедился Лоренц) они крайне чувствительны к тончайшим исходным влияниям.

Еще раз дежавю

Помимо чувствительности динамические (или хаотические) системы характеризуются еще одной фундаментальной чертой: итерацией. Что такое итерация? Это просто-напросто повторение структуры — будь то физическая структура или поведенческая. Например, если мы сделаем съемку береговой линии океана со спутника, с самолета, с корабля и с пляжа, а затем сравним очертания берегов на разных снимках, то везде увидим автомодельные (или самоподобные) формы. Аналогичным образом, из повторяющихся автомодельных структур разных масштабов состоит дерево — очертания всего дерева похожи на очертания большой ветки, которые, в свою очередь, опять повторяются в каждой маленькой веточке.

В математике итерация представляет собой повторяющееся применение одной и той же функции или формулы, когда данные, полученные на выходе каждого этапа, используются в качестве входящих данных для следующего этапа. Например, рассмотрите следующее итерированное уравнение:

Длина отрезка: 2 =

Например:

12 дюймов: 2 = 6 дюймов

Повторим процесс:

6 дюймов: 2 = 3 дюйма

3 дюйма: 2 = 1,5 дюйма

1,5 дюйма: 2 = 0,75 дюйма

0,75 дюйма: 2 = 0,375 дюйма

И так далее: каждый следующий отрезок становится вдвое короче предыдущего до тех пор, пока ваш карандаш не окажется слишком толстым, чтобы начертить очередной отрезок. Но и тогда итеративное уравнение может продолжаться. Так, вы смогли бы увидеть более маленькие отрезки под микроскопом.

В этом итерированном уравнении мы используем одномерный отрезок, а потому в результате у нас получаются просто все новые отрезки меньшей длины. Однако если применить итерацию к двумерному объекту, например к треугольнику, то в результате итерирования получится объект большой сложности.