На илистом дне прудика с застоявшейся водой копошатся инфузории, простейшие одноклеточные организмы. Они питаются бактериями, медленно оседающими на дно, подобно моросящему дождю. Внешне все инфузории выглядят одинаково, но в их поведении можно уловить важные различия. Одни движутся хаотично в поисках бактерий, и в результате их добыча скудна, другие передвигаются более целенаправленно, можно сказать, почти методично, и у них пищи в изобилии. Наблюдать такие микромиры -- очень увлекательное занятие, однако в данном случае описываемая сцена имеет особое значение: методично движущиеся простейшие произошли от своих безалаберных предков всего лишь час назад!
     Как уже, наверное, догадались многие читатели, эту сцену мы наблюдали не в микроскоп, а на экране компьютера. Действие на экране порождается программой "Модель эволюции", которую создал Майкл Палмайтер, учитель средней школы из Тэмпл-Сити (шт. Калифорния). Крошечные белые инфузории, которых Палмайтер называет букашками, ползают по экрану, поедая фиолетовых бактерий. По мере того как одно поколение букашек сменяет другое, можно наблюдать, как изменяется их поведение в охоте за бактериями.
     ... мы видим, что букашки (белые комочки) населяют прямоугольник, в который непрерывно поступают осаждающиеся бактерии (фиолетовые точки). Букашки ведут образ жизни, в котором главную роль играют движение и поедание бактерий. Каждая съеденная бактерия придает букашке 40 единиц энергии, которой хватает на то, чтобы сделать 40 движений. В местах скопления корма букашка может за несколько минут набрать 1500 единиц энергии. Однако сразу после этого начинает действовать странный механизм: сколько бы букашка не ела, запас ее энергии не увеличивается до тех пор, пока он снова не упадет ниже 1500 единиц.
     В то же время может случиться и так, что букашка окажется на голодном пайке в течение достаточно длительного времени. В этом случае запас энергии, которым обладает букашка, может постепенно снизиться до нуля. Букашка замирает на несколько циклов, как бы размышляя о своей близкой кончине, а затем исчезает.
     Конечно, для того чтобы букашка всегда была сыта, необходимо, чтобы около нее было относительно большое количество бактерий. Поскольку изначально бактерии распределены на экране более или менее равномерно, интенсивная охота на них в одном месте приводит к тому, что там их становится мало, а в других областях -- много. Некоторые букашки, кажется, быстрее других обнаруживают места скопления корма. Здесь все зависит от движений, совершаемых букашкой -- так сказать, от ее тактики поиска добычи.
     Дарвинистский сценарий программы моделирования эволюции, хотя и носит весьма абстрактную форму, основан на "генах", управляющих поведением букашек. Подобные гены, возможно, не существуют у реальных простейших, у букашек же Палмайтера их шесть. Назовем их В, П, СП, Н, СЛ и Л -- соответственно для движений Вперед, наПраво, Сильно наПраво, Назад, Сильно наЛево и наЛево. (Все направления взяты с точки зрения самой букашки. Нормальный угол поворотов составляет 60 градусов в соответствующем направлении, "сильные" повороты составляют 120 градусов.)
     Направление каждого нового движения выбирается случайным образом: программа выбирает одно из шести возможных направлений, как бы бросая жребий. Если выпало, к примеру, Л, то букашка совершает поворот на 60 градусов влево. Вероятность выпадения того или иного направления зависит от числового значения, присвоенного каждому из шести генов. Таким образом, чем больше значение гена, тем больший вклад этот ген вносит в характер поведения букашки. Если, например, у букашки превалирует ген Л, то бОльшую часть времени она будет проводить в движении, направленном в левую сторону.
     Каждая из возможных комбинаций числовых значений генов приводит к тому или иному характеру движения, отличному от поведения других букашек. Какие бы гены не были у организма, они останутся неизменными на протяжении всей его жизни. Ему остается лишь надеяться (возможно, это звучит несколько антропоморфно), что у его потомков генный набор окажется более удачным.
     После того как букашка совершит 800 движений, она становится "созревшей" и готова к воспроизведению себе подобных. Однако размножаются лишь "сильные" букашки, хранящие под своей белой оболочкой 1000 или более единиц энергии. Например, парамеции размножаются путем так называемой конъюгации (слияния), букашки же размножаются делением: взрослая сильная букашка делится на два организма, каждый из которых обладает половиной энергетического запаса, который имел родительский организм. При этом новорожденные букашки наследуют двигательные гены от родителей, но с небольшими изменениями. Число, соответствующее одному из генов, слегка увеличивается или уменьшается.      ...
     Как проявится в поведении отличие этих потомков от своих родителей? У потомка А будет несколько более выражена тенденция к движению вперед, в то время как потомок Б будет несколько реже по сравнению со своим родителем совершать сильные движения влево. На экране компьютера такие небольшие изменения тенденций будут едва уловимы даже для тренированного наблюдателя.
     В простейшем варианте программа "Модель эволюции" начинается с 10 букашек, наделенных случайно выбранным генетическим набором. В результате большинство из них будет, наверное, сновать туда-сюда совершенно непредсказуемым образом. Как правило, букашки с таким хаотичным поведением сравнительно быстро вымирают. Они просто поедают бОльшую часть бактерий в непосредственной окрестности и, продолжая оставаться в ней уже на голодном пайке, погибают. Однако некоторая часть букашек выживает.
     Поколения сменяют друг друга приблизительно каждую минуту. Эта борьба за выживание, разворачивающаяся на маленьком экране, представляет собой довольно захватывающее зрелище, но еще интереснее оно становится, когда через несколько минут наблюдатель начинает замечать, как меняется поведение некоторых букашек. Вместо того, чтобы хаотически сновать туда-сюда, они начинают ритмично подпрыгивать. Затем еще через несколько минут появляются букашки, которые кувыркаются. Приблизительно через 20 минут или немного позже мы увидим планирующих, правда на короткие дистанции, букашек, которые добиваются значительно больших успехов по сравнению со своими предками. Именно по этой причине они буквально на глазах начинают размножаться.
     Планирующие букашки в свою очередь сменяются "крейсирующими" -- движущимися бОльшую часть времени вперед, но иногда меняющими направление. Это означает, что они почти всегда перемещаются к областям, которые гуще заселены бактериями. Впервые проявившись лишь у нескольких букашек, такое поведение быстро становится доминирующем во всей популяции, поскольку крейсирующим особям достается львиная доля пищи.
     Хотя крейсирующие букашки превращаются в своеобразный биологический вид, среди них наблюдаются некоторые вариации. Например, есть такие особи, которые чаще поворачивают вправо, в то время как другие предпочитают левые повороты. Конечно, иногда бывают и неудачи. У некоторых "крейсеров" рождается плохо приспособленное к среде обитания потомство. Чаще всего проявляется передаваемое с генами заболевание, порождающее "вертушек", инфузорий, слишком часто совершающих повороты в одном и том же направлении. Эти несчастные создания обычно погибают, так и не познав радости размножения.
     Конечно, интересно наблюдать за эволюцией, завершающейся появлением крейсирующих букашек, но возможности программы Палмайтера этим не исчерпываются. Что, если в среде обитания возникают изменения? Не приведет ли это к возникновению большего количества видов? На этот вопрос можно получить ответ, запустив программу в другом режиме, в котором экран выглядит почти так же, за исключением того, что в левом нижнем углу наблюдается особенно интенсивное сгущение бактерий. Здесь их воспроизводство происходит значительно быстрее, чем в других областях (см. рисунок). Палмайтер называет этот район "райским садом".
     Поколения букашек сменяют друг друга, и опять мы видим, как появляется вид крейсеров. Однако в райском саду наблюдается совсем другая картина. Несколько счастливых букашек первого поколения, случайно попавших в богатую бактериями область, были щедро вознаграждены за отсутствие сколько-нибудь упорядоченной тактики поиска добычи. Несмотря на их беспорядочное топтание на месте, пища вокруг них не иссякает.
     Однако, когда в конце концов бактерий в райском саду становится все-таки меньше, начинает действовать тонкий механизм естественной регуляции. Топтание на месте становится уже невыгодным. Вот тут и появляются "вертушки". То, что в обычных условиях является катастрофическим дефектом, становится преимуществом в перенаселенном райском саду. Действительно, через какое-то время эти букашки с сильной склонностью поворачивать в одну и ту же сторону начинают доминировать в популяции, обитающей в райском саду. Дело в том, что букашки, часто совершающие повороты в одном и том же направлении, скажем вправо, в среднем дольше остаются в этой богатой бактериями области, чем их предки.
     Через несколько часов бОльшая часть территории райского сада оказывается населенной почти исключительно "высокоспециализированными" представителями рода вертушек. Букашки этой разновидности на протяжении многих циклов следуют определенной замкнутой орбите, затем внезапно сдвигаются на одну ячейку и снова движутся, уже по другой орбите, чисто выметая бактерий после каждого нового сдвига.
     Можно ли считать эту программу действительно моделью биологической эволюции? Наверное, лишь в очень ограниченном смысле. Она показывает, как условия окружающей среды могут благоприятствовать определенным вариациям в потомстве, что в конечном итоге приводит к появлению нового вида. Но на этом моделирование и заканчивается. После того как появляются один или два стабильных вида букашек, никаких событий больше не происходит. Что же еще требуется для того, чтобы реализовать мечту Докинза о продолжающейся неопределенно долго эволюции, моделируемой компьютером? По-видимому, ни больше ни меньше, чем целая миниатюрная Вселенная, заключенная в компьютере.