«Изменение животных и растений…» стало продолжением хорошо известной книги «Происхождение видов». В более раннем труде Дарвин описал свою теорию эволюции. Как заметил автор, все виды или породы отличаются друг от друга. Некоторые такие отличия помогают особям выживать и размножаться. Следующее поколение наследует эти удачные вариации и в свою очередь передает их дальше. Дарвин называл этот процесс естественным отбором и считал, что через многие поколения он приводит к образованию новых видов. За значительно большее время естественный отбор таким же образом может создать принципиально новые формы жизни.
«Происхождение видов» стало одной из наиболее влиятельных когда-либо написанных книг, открыв миллионам людей глаза на то, что миллиарды лет жизнь эволюционировала, образуя новые виды, и этот процесс продолжается поныне. При этом Дарвин понимал, что умалчивает о самых важных аспектах эволюции. Хотя его логика была достаточно понятна, ученый не мог объяснить биологию эволюционного процесса. Да, особи различаются, но почему? Да, потомки напоминают своих родителей, но почему? Любой, кто попытался бы ответить на эти вопросы, должен был бы сначала объяснить, что такое наследственность.
Дарвин признавал свое поражение и писал, что «законы, управляющие наследственностью, по большей части неизвестны»[108].
Тридцатью годами ранее, когда выдающемуся исследователю было всего 28 лет, он начал вести серию тетрадей, куда записывал свои заметки и вопросы[109]. По их страницам можно проследить постепенное изменение его представлений о разнообразии жизни. С самого начала автор заметок осознавал всю важность и загадочность наследственности. Почему при скрещивании двух пород, вопрошал он, потомство иногда оказывается более похожим на одну, чем на другую? А отчего иной раз оно не похоже ни на кого из родителей?
В поисках ответов Дарвин прочитал о наследственности все, что смог найти. Неудовлетворенный аргументами натуралистов, он обратился за помощью к селекционерам. Он прочел знаменитые правила Бакуэлля для создания лучших пород овец и коров[110]. В 1839 г. Дарвин издал небольшую брошюру «Вопросы о разведении животных» и отправил ее ведущим селекционерам Англии[111]. Он спрашивал их, что происходит, когда скрещиваются различные виды или породы, – получаются ли гибриды, и если да, то могут ли они размножаться. Кроме того, он интересовался, насколько точно черты передаются из поколения в поколение, наследуют ли животные поведение своих родителей, может ли неиспользование какой-либо части тела привести к ее уменьшению.
Дарвину оказалось недостаточно информации, которую он получил от селекционеров. Поэтому он решил сам заняться разведением. Ученый стал экспертом по части скрещивания орхидей, заполнив ими всю свою оранжерею. Он покупал домашних кроликов, чтобы сравнивать их по размерам с дикими сородичами. Он построил у себя во дворе голубятню и заселил ее редкими породами голубей. Он посещал клубные встречи заводчиков этих птиц и даже присутствовал на ежегодной выставке птицеводства в Бирмингеме, известной как «птичьи олимпийские игры». Дарвина изумляло, каким образом селекционерам удавалось замечать крохотные различия между голубями и использовать их для выведения экстравагантных новых пород. Своему другу Чарльзу Лайелю в 1855 г. он заявил, что голуби – это «величайшее удовольствие, на мой взгляд, которое может быть доступно человеку»[112].
В поисках разгадки тайн наследственности Дарвин обращал свое внимание и на человека, но главным образом он изучал, как сходят с ума. Долгое время врачи не понимали причин безумия. Одни винили в этом алкоголь, другие – горе, третьи – грехи, четвертые – мастурбацию. Но некоторые считали, что безумие – это наследственная болезнь. В XVIII столетии во Франции разгорелись ожесточенные споры на тему, существуют ли вообще наследственные заболевания, и французские психиатры – алиенисты, как их тогда называли – начали собирать данные для подтверждения этого предположения[113]. Они заполняли анкеты на людей, попадающих в приюты, и анализировали переписи населения. Врачи пришли к выводу, что безумие явно передается в семьях. Французский алиенист Жан-Этьен Эскироль в 1838 г. писал, что «среди всех заболеваний умственные расстройства наиболее сильно наследуются»[114].
Французские психиатры изучали, как безумие может наследоваться, что у него общего с другими наследственными заболеваниями, такими как подагра или золотуха. Врачи размышляли над главной загадкой – тем процессом, благодаря которому и патологические, и нормальные признаки передаются через поколения. Тем временем произошло небольшое, но важное лингвистическое изменение. Сначала французские психиатры использовали только прилагательное
Исследуя безумие, Дарвин от корки до корки прочел двухтомный «Трактат о естественной наследственности» французского алиениста Проспера Лукаса, опубликованный в 1850 г.[116] На полях книги он сделал множество пометок. По примеру Лукаса ученый стал последовательно использовать слово «наследственность», но в его английском эквиваленте –
Дарвин погрузился в изучение наследственности не только из чисто интеллектуального любопытства. Его жена Эмма приходилась ему двоюродной сестрой, и он волновался, не отразится ли это на их потомстве. Дарвин прочитал свидетельства психиатров, что дети от таких браков склонны к безумию. Ему самому не повезло со здоровьем, и это только усиливало тревогу. В возрасте чуть за 20 он был достаточно крепок, чтобы совершить кругосветное путешествие, но после возвращения у Дарвина открылось множество разных расстройств[117]. Его сильно тошнило, он страдал от фурункулов и экземы, его пальцы немели, а сердцебиение было учащенным. В 1857 г. он сам себя называл «жалкий презренный инвалид»[118]. Трое из десяти детей Дарвина умерли в детстве, а состояние здоровья остальных причиняло им страдания.
«Это большой изъян в моем счастье, что все они не очень крепкие, – писал Дарвин одному из друзей в 1858 г. – Видимо, некоторые из них унаследовали мое отвратительное строение организма»[119].
В «Происхождении видов» Дарвин почти не уделял внимания наследственности. Напротив, он приберег эту важную тему для отдельной книги[120]. Однако когда он на ней сосредоточился, то рассудил, что собранного по голубям и безумию материала будет недостаточно. Ему следовало выяснить физический процесс, который объяснил бы все странные особенности воспроизводства животных и растений[121].
Именно в те годы Мендель выращивал горох и ястребинку, но ни Дарвин, ни большинство его ученых современников не знали даже, кто он такой. В то время Дарвин был вдохновлен работой других биологов, сделавших важнейшее открытие, что все живое состоит из клеток.
Для великого ученого главный вопрос наследственности заключался в том, какие вещества из клеток родителей переходят в зародыш, делая его клетки похожими на родительские. Что бы ни влияло на силу мышц, оно было в мышечных клетках. Что бы ни делало мозг мудрым или портило его, должно было находиться в клетках мозга.
Дарвин думал, что, возможно, клетки по всему телу выделяют «мельчайшие крупинки или атомы»[122]. Он назвал эти гипотетические крупинки геммулами. После выхода из клетки геммулы распространяются по телу, постепенно накапливаясь в половых органах. Когда геммулы от обоих родителей объединяются в оплодотворенной яйцеклетке, они позволяют ей развиться в смесь клеток от обоих родителей.
Дарвин хотел дать этому воображаемому процессу яркое запоминающееся название. Может быть, что-то, объединяющее
Дарвиновская гипотеза пангенезиса отличалась от представлений большинства натуралистов той эпохи. Они объясняли наследственность как слияние черт, сродни тому, как смешивают синий и желтый цвет для получения зеленого. Дарвин же, напротив, смотрел на наследственность как на совокупность отдельных частиц. Они никогда не сливались и никогда не теряли свою индивидуальность. Ученый хорошо понимал, что пангенезис – это «временная гипотеза или предположение»[124]. Тем не менее для Дарвина она обладала огромной объяснительной силой. Он говорил: «Меня осенило понимание многих сложных явлений»[125].
С помощью своей гипотезы Дарвин смог объяснить, почему на одного родителя дети похожи больше, чем на другого: некоторые геммулы были сильнее других. Формирующие новорожденного геммулы были смесью частиц, которые накапливались на протяжении поколений у родителей, дедушек и бабушек и т. д. Какая-то геммула могла затеняться другими, более сильными, на протяжении тысячелетий, а потом выйти вперед и проявиться в виде некой характерной черты далекого предка. И жизненный опыт мог изменять геммулы – подобно тому, как он меняет клетки. В результате признаки, приобретенные с течением жизни, могли передаваться следующим поколениям.
В этом последнем предположении Дарвин просто следовал традиции, берущей свое начало за два тысячелетия до него – в трудах Гиппократа. Ранее в XIX в. французский натуралист Жан Батист Ламарк предложил первую детальную теорию эволюции, ключевым пунктом которой была способность живых организмов наследовать приобретенные признаки. Жираф, стремящийся добраться до листьев на очень высокой ветке, вталкивал бы флюиды в шею, все сильнее растягивая ее. Тогда его потомство родилось бы с более длинной шеей, а с течением множества поколений это упражнение привело бы к такой вытянутости жирафьей шеи, которую мы сегодня и наблюдаем.
Дарвин полагал, что геммулы ведут себя подобно флюидам Ламарка. В ходе своих исследований он заметил, что у домашних пород скота легкие и печень имеют меньший размер, чем у их диких собратьев[126]. Он видел в этом результат пангенезиса. Фермеры кормят своих животных лучшей едой и ожидают от них меньшей активности. В результате легким и печени животных не надо так интенсивно работать, и эти органы производят другие геммулы.