Почему инопланетяне не обязаны быть людьми, или Эволюция не работает на фабрике гуманоидов

О конвергентной эволюции, биологическом антропоцентризме и удивительной уверенности некоторых фантастов в том, что природа всей Вселенной мечтает произвести человека.

Зачастую есть в научной фантастике одна удивительная закономерность. Куда бы ни отправились  герои, на какую бы планету ни высадились, какую бы древнюю цивилизацию ни обнаружили, рано или поздно из-за ближайшего камня появляется очередной представитель внеземного разума.

У него две ноги, две руки, голова на плечах, два глаза на лице. Он ходит вертикально, пользуется пальцами, смотрит вперёд и, если автор особенно изобретателен, отличается от человека дополнительной парой ушей, синей кожей или весьма художественно расположенными рогами.

Иногда у него даже грудь, причём совершенно человеческая. Особенно если инопланетянка должна понравиться главному герою.

Миллиарды лет независимой эволюции на совершенно другой планете, в иной биосфера. Другая история происхождения жизни. А результат почему то все равно человек. 

И ладно бы речь шла исключительно о художественной условности. В кино гуманоидность вполне объяснима. Актёров человекоподобный  формы гораздо проще найти, чем разумных шестиногих существ с радиальной симметрией. 

Проблемы начинаются тогда, когда художественную условность пытаются объявить научной закономерностью. Мол, разумное существо обязательно должно быть гуманоидом. Потому что эволюция. Потому что естественный отбор. Потому что конвергенция!

Последнее слово обычно произносится с таким видом, словно им только что окончательно опровергли всю современную эволюционную биологию.

Давайте разберёмся, что на самом деле говорит наука.

Начнём с фундаментального положения, без которого дальнейший разговор бессмысленен.

Эволюция не имеет заранее заданной цели. Естественный отбор не стремится создать разум, прямохождение, руки, большой мозг или цивилизацию. Он изменяет частоты наследуемых признаков в популяциях в зависимости от того, как эти признаки влияют на репродуктивный успех организмов в конкретных условиях. При этом действуют мутации, генетический дрейф, миграции, исторические случайности и множество других факторов.

Эволюция не знает, что через сто миллионов лет потомкам какого-нибудь мелкого зверька предстоит строить космические корабли. Она вообще ничего не знает.

Признак, полезный сегодня, может оказаться бесполезным завтра. Адаптация к одним условиям способна стать препятствием в других. И даже очень удачное эволюционное решение вовсе не обязано оказаться единственным.

Человеческое тело это не конечная цель биологической эволюции. Это один из результатов чрезвычайно длинной, исторически обусловленной последовательности изменений. Пять пальцев, четыре конечности, позвоночник, расположение глаз, строение черепа и организация нервной системы не были специально разработаны для появления интеллекта.

Пятипалая конечность, например, возникла задолго до человека и задолго до появления приматов. Её дальнейшие преобразования дали крылья летучих мышей, ласты китов, лапы хищников и человеческие руки. Никто не проектировал человеческую кисть с нуля как идеальный инструмент будущего инженера. Эволюция просто преобразовала уже существовавшую анатомическую конструкцию.

Почему на другой планете, где никогда не существовало наших далёких предков, должны возникнуть именно четыре конечности, именно пять пальцев и именно человеческая схема строения тела?

Теперь перейдём к главному аргументу защитников космических человечков.

Конвергентная эволюция действительно существует. Более того, это один из замечательных и хорошо изученных процессов в биологии. Её суть заключается в том, что неродственные или достаточно далёкие эволюционные линии могут независимо приобретать сходные признаки под действием сходных факторов отбора.

Классический пример это  обтекаемая форма тела у акул, ихтиозавров и дельфинов. Акула –  хрящевая рыба. Ихтиозавр –  морское пресмыкающееся. Дельфин – млекопитающее. Их эволюционные истории различаются, однако все три линии приобрели сходную обтекаемую форму тела. Почему? Потому что физика движения в воде одинакова для всех. Сопротивление среды, гидродинамические силы и энергетические затраты не интересуются систематическим положением организма.

Но обратим внимание на одну принципиальную деталь. Конвергенция не превратила дельфина в акулу. Дельфин сохранил лёгкие, молочные железы, теплокровность и множество других особенностей млекопитающего. Его хвост движется преимущественно в вертикальной плоскости, тогда как хвост акулы в горизонтальной.

Сходная задача привела к сходству некоторых конструктивных решений, но не к полному совпадению организмов. Конвергенция отдельных функциональных признаков не означает неизбежной конвергенции всего плана строения тела. Она не утверждает, что два организма, решающие похожие задачи, обязаны приобрести одинаковую анатомию. 

Более того, даже одну и ту же задачу природа нередко решает принципиально разными способами. Летать можно на перьевых крыльях, как птицы, на кожистых перепонках, как летучие мыши, или на крыльях, построенных из совершенно иных структур, как насекомые. И все эти варианты прекрасно работают.

Физика полёта общая. Анатомия – разная. Никто почему-то не делает из конвергенции полёта вывод, что все летающие организмы Вселенной обязаны выглядеть как воробьи. Но когда речь заходит о разуме, подобный логический скачок внезапно считается допустимым.

Естественный отбор не перебирает все мыслимые конструкции организмов, чтобы выбрать математически идеальную. Он работает с уже существующими организмами, их наследственной изменчивостью и доступными путями развития. Эволюция не может просто взять и заменить позвоночник принципиально иной опорной системой, потому что новый вариант кажется перспективнее. Она должна прийти к этому через последовательность жизнеспособных промежуточных состояний. Поэтому результат зависит не только от задачи, но и от исходной конструкции.

Поэтому в современной эволюционной биологии важны понятия исторической обусловленности, ограничений развития и эволюционной контингентности.

Контингентность означает зависимость результата от конкретной истории предшествующих событий.

В 2018 году в журнале Science была опубликована обзорная работа Захари Блаунта, Ричарда Ленски и Джонатана Лососа «Contingency and determinism in evolution: Replaying life's tape». Авторы рассматривают соотношение повторяемых закономерностей и исторической случайности в эволюции. И картина оказывается куда интереснее примитивной формулы «одинаковые условия – одинаковые существа». Некоторые эволюционные результаты действительно воспроизводятся. Другие зависят от предшествующих изменений, случайных событий и доступных эволюционных путей. Причём повторяемость одного признака совершенно не гарантирует повторяемости всего организма. 

Следовательно, чтобы обосновать неизбежность гуманоидов, недостаточно произнести слово «конвергенция». Нужно продемонстрировать, что человеческий план строения является практически неизбежным результатом отбора при развитии технологического интеллекта, независимо от исходной анатомии и эволюционной истории.

Таких доказательств нет.

Теперь познакомимся с существом, которое особенно неудобно для представления о человеческом теле как универсальной конструкции для интеллекта.

Осьминог. Его эволюционная линия разошлась с нашей более полумиллиарда лет назад. У него нет позвоночника, человеческих рук, человеческой схемы движения и человеческой организации мозга. При этом осьминоги демонстрируют сложное поведение, обучение, память, исследовательскую активность и гибкое решение задач.

Разумеется, это не означает, что осьминог обладает человеческим интеллектом или способен самостоятельно построить цивилизацию. Но он демонстрирует, что сложные когнитивные способности могут возникать на совершенно иной анатомической и нейробиологической основе.

В обзорной статье Evolution of cephalopod nervous systems, опубликованной в Current Biology в 2023 году, исследователи рассматривают независимое развитие крупных и сложных нервных систем у позвоночных и головоногих моллюсков. Особенно интересно, что нервная система головоногих организована иначе, чем нервная система позвоночных. Иными словами, природа даже на нашей планете продемонстрировала, что для сложного поведения вовсе не обязательно сначала создать копию человека.

Наука не знает универсального закона, требующего от разумного существа двух рук. И, насколько мне известно, ни один сторонник гуманоидной неизбежности такого закона пока не предъявил

Сторонники конвергенции любят приводить в пример  глаза. И правильно делают. Только выводы из этого примера следовало бы делать несколько другие.

Камерообразные глаза позвоночных и головоногих действительно представляют собой пример независимого возникновения сходных оптических конструкций. Причина понятна. Свет распространяется по определённым физическим законам. Если организм должен получать пространственно детализированное изображение окружающей среды, некоторые оптические решения оказываются особенно эффективными.

Но даже здесь сходство не означает тождественности. Строение сетчатки, организация зрительных путей и обработка информации различаются.

В 2023 году Current Biology опубликовал отдельный обзор «Cephalopod versus vertebrate eyes», посвящённый сравнению этих систем. Авторы показывают, что сходная геометрия глаза может сочетаться с существенными различиями в его устройстве и работе.

Иными словами, конвергенция действительно может приводить к появлению сходных органов. Но из того, что инопланетное существо способно обладать камерными глазами, совершенно не следует, что у него должна быть человеческая голова, две руки, две ноги и вертикальный позвоночник.

Что именно необходимо существу для развития технологической цивилизации?

Очевидно, сложная система обработки информации, способность к обучению, память, поведенческая гибкость, возможность взаимодействовать с окружающей средой, социальная передача знаний.

Для материальной технологической цивилизации, по крайней мере в привычном нам понимании, также необходима возможность достаточно точно манипулировать объектами.

Но ни одно из этих требований само по себе не предполагает человеческой анатомии. Мозг не обязан находиться в человеческом черепе, органы манипуляции не обязаны быть руками, передвижение не обязано осуществляться на двух ногах, а органы чувств не обязаны располагаться на человеческом лице. Даже централизованная организация нервной системы в точности по образцу позвоночных не является доказанной универсальной необходимостью.

Здесь полезно различать два совершенно разных утверждения.

Первое: для развития технологий разумному организму, вероятно, нужны определённые функциональные возможности. Второе: эти возможности можно реализовать только посредством человеческого тела.

Первое вполне разумно. Второе требует самостоятельных доказательств, которых нет.

Допустим, существо обладает шестью опорными конечностями и двумя специализированными манипуляторами. Что мешает ему создавать инструменты? Или несколькими гибкими щупальцами? Или совершенно иной системой захвата предметов?

Можно обсуждать достоинства и недостатки каждого варианта. Их устойчивость, точность, энергозатраты, скорость движений, ограничения развития. Но нельзя просто объявить человеческую кисть единственным допустимым решением.

Способность создавать орудия не является синонимом наличия двух человеческих рук. Точно так же интеллект не является синонимом человеческого мозга.

Ещё один чрезвычайно популярный аргумент. Чтобы пользоваться инструментами, необходимо освободить передние конечности. Следовательно, нужно встать на две ноги. Следовательно, гуманоид.

В этом  рассуждении  сразу несколько необоснованных предположений.

Во-первых, предполагается, что исходный организм обязательно четвероногий. Почему? У земных членистоногих шесть, восемь и более конечностей. У других животных имеются щупальца, хоботы, специализированные ротовые придатки и разнообразные органы захвата.

Во-вторых, предполагается, что для манипуляций необходимо отказаться от использования соответствующих конечностей при движении.

В-третьих, прямохождение имеет не только преимущества, но и ограничения.

Человеческое тело прекрасно демонстрирует, что наша анатомия представляет собой компромисс, а не универсальный инженерный идеал. Позвоночник, таз, нижние конечности, особенности родов, всё это результат конкретной эволюционной истории, а не проектирования идеального двуногого существа.

При определённых условиях двуногое передвижение действительно может оказаться выгодным. Но из этого не следует, что оно необходимо для возникновения разума. И уж тем более не следует, что разумное двуногое существо должно обладать человеческими пропорциями.

Кстати, если кто-то считает, что двуногость автоматически ведёт к человеческому интеллекту, достаточно вспомнить птиц. Они прекрасно передвигаются на двух конечностях, а некоторые обладают весьма впечатляющими когнитивными способностями. Однако человеческих рук у них почему-то так и не появилось.

У нас имеется ровно один известный пример биологического вида, создавшего технологическую цивилизацию. Из этого невозможно установить, насколько часто интеллект возникает во Вселенной и какие формы тела наиболее вероятны среди его носителей.

Представим, что на Земле существует только один известный вид летающих животных –летучая мышь. И больше мы ничего не знаем ни о птицах, ни о насекомых, ни о птерозаврах. Можно было бы на основании этого единственного примера объявить, что активный полёт требует шерсти, молочных желёз и четырёхкамерного сердца? Разумеется, нет. Это были бы свойства конкретной эволюционной линии, а не необходимые условия полёта.

Однако с разумом некоторые предлагают проделать именно такой трюк. Поскольку единственная известная технологическая цивилизация создана двуногими приматами, делается вывод, что технологическая цивилизация вообще требует двуногих приматов.

Это классическая ошибка обобщения по единственному примеру.

Мы можем исследовать необходимые физические условия обработки информации, механизмы обучения, возможности манипуляции предметами, экологические предпосылки сложного поведения. Но у нас нет статистики внеземных цивилизаций, позволяющей установить универсальную морфологию. Поэтому заявления вроде «на большинстве обитаемых планет разумные существа будут гуманоидами» не являются установленными научными выводами.

Есть ещё один неприятный для антропоцентризма момент. Появление Homo sapiens зависело от огромной последовательности исторических событий. Возникновения определённых групп позвоночных. Выхода предков наземных позвоночных на сушу. Эволюции синапсид. Появления млекопитающих. Диверсификации приматов. Истории человекообразных обезьян. Изменений климата, среды обитания и множества других обстоятельств.

Каждое из этих событий происходило в определённом историческом контексте. Нельзя просто заменить всю историю земной биосферы произвольной другой историей и ожидать, что через несколько миллиардов лет результатом снова окажется Homo sapiens. Даже если некоторые общие адаптации возникнут повторно, это не означает повторения всей последовательности.

Стивен Джей Гулд предложил знаменитый мысленный эксперимент: что произойдёт, если перемотать плёнку истории жизни назад и запустить её снова? Получим ли мы тот же результат?Исследования экспериментальной эволюции показывают, что некоторые результаты воспроизводимы, тогда как другие существенно зависят от предшествующей истории.

Представим другую планету. Там не было наших древних хордовых, наших синапсид, наших приматов и всей той истории, которая сформировала человеческое тело. Но почему-то через несколько миллиардов лет там должны появиться существа с двумя руками, двумя ногами, пятью пальцами, человеческой головой и человеческими пропорциями.

Потому что разум.

Простите, а каким именно механизмом разум должен воспроизвести всю эту анатомическую историю? Какая физическая закономерность требует именно пяти пальцев? Какая биологическая необходимость устанавливает число конечностей равным четырём? Какой закон нейрофизиологии предписывает мозгу находиться над вертикальным позвоночником?

Физика действительно накладывает ограничения на возможное строение организмов.

Гравитация влияет на опорные конструкции. Свойства жидкости  на форму плавающих существ. Оптика  на строение органов зрения. Термодинамика на размеры и пропорции тела.  Вполне возможно, что некоторые общие решения будут возникать во множестве независимых биосфер.

Например, у крупных активно передвигающихся существ в плотной среде можно ожидать определённых обтекаемых форм. Для существ, использующих зрение, могут быть выгодны определённые типы оптических систем. Для крупных наземных организмов существенное значение будет иметь прочность опорных структур.

Но законы физики задают ограничения, а не единственную возможную анатомию.

На Земле одна и та же гравитация не помешала возникновению слонов, жирафов, пауков, змей, птиц, осьминогов и людей. Одна и та же физика не привела всех животных к одинаковому строению.

Почему же на других планетах она должна внезапно начать работать как фабрика по производству гуманоидов?

Более того, сами условия на разных планетах могут существенно различаться. Иная сила тяжести. Другая плотность атмосферы. Другой температурный режим. Иной состав океанов. Различная освещённость, доступность энергии и структура экологических ниш.

Мы пока не знаем, какие именно формы сложной жизни возможны при всём разнообразии этих условий. Но ясно, что универсальность физических законов сама по себе не доказывает универсальности человеческой анатомии.

Так какой же наиболее вероятный облик инопланетян?  Мы не знаем. Можно предполагать, что технологическим видам будут полезны развитые сенсорные системы, способность к точным манипуляциям, сложное обучение и долговременная память. Можно исследовать, какие конструктивные решения наиболее эффективны при разных значениях гравитации, плотности среды и размеров организма. Можно строить эволюционные модели и проверять, насколько часто определённые адаптации возникают независимо.

Но нельзя научно вывести из этих общих предпосылок единственный обязательный план строения.

Гуманоидная форма не запрещена законами природы. Она вполне может возникнуть независимо при определённых обстоятельствах.

Например, двусторонняя симметрия, специализированные органы восприятия в передней части тела и разделение конечностей на опорные и манипуляционные могут оказаться выгодными для некоторых активно передвигающихся организмов.

Однако даже если все эти признаки возникнут одновременно, существо совершенно не обязательно будет похоже на человека. Оно может иметь другое число конечностей, иные пропорции, другую систему опоры, другие органы чувств и принципиально иную внутреннюю анатомию.

Сходство некоторых функций не гарантирует сходства всей конструкции. И чем дальше мы удаляемся от конкретных адаптаций к утверждениям о полном облике организма, тем слабее становятся основания для уверенных предсказаний.

Мне кажется, что за убеждённостью в обязательной гуманоидности инопланетян нередко скрывается старый недобрый антропоцентризм. Когда-то человек считал Землю центром мироздания. Потом выяснилось, что Земля  лишь одна из планет, Солнце  одна из звёзд, а наша Галактика  одна из огромного множества галактик.

Теперь мы готовы признать, что во Вселенной существуют миллиарды планет и потенциально бесчисленное множество эволюционных историй. Но с одним  условием. Пусть вся эта невероятная биологическая история в конечном итоге всё равно произведёт человека.

Ну, или хотя бы кого-нибудь достаточно похожего, чтобы не пришлось слишком сильно напрягать воображение.

Между тем реальная эволюционная биология рисует куда более интересную картину.

Естественный отбор действует в рамках физических ограничений, но не имеет конечной цели. Конвергенция способна приводить к повторению определённых функциональных решений, однако не требует полного совпадения организмов. Историческая случайность и ограничения развития существенно влияют на доступные эволюционные пути.

А единственный известный нам пример технологического разума пока не позволяет установить универсальную форму его носителя.

Убеждение, что на миллиардах миров природа обязана снова и снова производить двуруких, двуногих, прямоходящих существ с человеческой головой,  вовсе не следствие теории эволюции.

Это всего лишь человек, который посмотрел в зеркало и решил, что Вселенная не способна придумать ничего лучше. 

И как тут не вспомнить Лема, который с печальной иронией заметил, что человеку не нужен космос во всем его разнообразии; человек ищет собственное зеркало. 

Источники: 

1. Blount Z. D., Lenski R. E., Losos J. B. (2018).Contingency and determinism in evolution: Replaying life's tape. Science, 362(6415).

2. Albertin C. B. и соавторы (2023).Evolution of cephalopod nervous systems. Current Biology, 33(20).

3. Shigeno S., Andrews P. L. R., Ponte G., Fiorito G. (2018).Cephalopod Brains: An Overview of Current Knowledge to Facilitate Comparison With Vertebrates. Frontiers in Physiology, 9.

4. Cephalopod versus vertebrate eyes (2023). Current Biology, 33(20).

5. Cephalopods: Ambassadors for rethinking cognition (2021). Biochemical and Biophysical Research Communications.

6. Conway Morris S. (2003).Life's Solution: Inevitable Humans in a Lonely Universe. Cambridge University Press.

7. Losos J. B. (2017).Improbable Destinies: Fate, Chance, and the Future of Evolution. Riverhead Books.

8. Gould S. J. (1989).Wonderful Life: The Burgess Shale and the Nature of History. W. W. Norton.

P. S. Специально для тех, кто уже приготовился поймать меня за руку

Я прямо предвижу совершенно справедливый, как кому-то покажется, вопрос:

«Ага! А у тебя самой в "Галактической контактологии" Атари кто? Высокие синекожие женщины! Значит, сама пишешь о гуманоидах, а нам тут рассказываешь, что это ненаучно!»

Дорогие мои, вы удивитесь, но я прекрасно знаю, как выглядят мои собственные персонажи. Более того, я их такими специально придумала.

Да, Атари внешне гуманоидны. Две руки, две ноги, вертикальное положение тела, голова, вполне узнаваемые пропорции. И даже то, что человеческий наблюдатель вполне может принять за женскую фигуру.

А теперь  сюрпрайз. 

Атари не женщины. И не мужчины. И вообще не люди, перекрашенные в синий цвет.

Это потомки древних прибрежно-амфибийных организмов, прошедших совершенно самостоятельный эволюционный путь. У них другая физиология, иная организация нервной системы, специфические нейросенсорные структуры, электрорецепция и биолюминесценция. То, что можно принять за волосы,  сенсорные отростки, а вовсе не украшение причёски.

И с размножением у них тоже всё несколько интереснее, чем у нас. У Атари нет постоянного разделения на самцов и самок. Нормальным состоянием является нейтральное, то есть полное отсутствие половых признаков даже в основе, а генеративные функции формируются при необходимости. Развитие потомства связано со специализированной генеративной средой, а не с человеческой беременностью. Более того, в формировании потомка могут участвовать три генетические линии.

Попытка определить пол Атари по внешнему виду примерно столь же содержательна, как попытка определить пол космического корабля по обводам корпуса.

Да, у них есть структуры, внешне напоминающие человеческую грудь. Нет, они не предназначены для вскармливания младенцев. И нет, внешнее сходство с человеческими вторичными половыми признаками не делает их таковыми.

А женский род, которым я пользуюсь применительно к Ниал,  это в значительной степени языковая условность. Русский язык не очень приспособлен для описания существ, у которых биологический пол не закреплён постоянно, а гендер вообще не обязан соответствовать человеческим категориям.

И это мы ещё не добрались до того, что за десятки тысяч лет постсингулярного развития Атари научились весьма основательно вмешиваться в собственную биологию.

Так что внешне – да, гуманоиды. Анатомически, физиологически, нейробиологически психологически и  репродуктивно – совершенно другой вид с совершенно другой эволюционной историей.