Можно ли объяснить «трудные этапы» эволюции человеческого интеллекта геологическими порогами?

Хронология сложных этапов в прошлом Земли, на которой основаны исследования, обсуждаемые в этой статье, пересматриваются и дополняются. Не показана эпоха примерно через миллиард лет в будущем, когда вся жизнь на Земле вымрет. Автор: Daniel B. Mills

Почему людям потребовалось так много времени, чтобы появиться на Земле? Земле 4,6 миллиарда лет, и жизнь началась около 4 миллиардов лет назад, однако люди — единственный разумный, технологичный вид, о котором мы знаем во Вселенной — существуют только последние 200 000 лет. Почему мы не появились раньше? Какой(ие) фактор(ы) задержали наше появление? И что может сказать хронология жизни здесь о возможности других технологически продвинутых форм жизни во Вселенной?

Одной из гипотез нашей эволюционной истории является модель «трудных шагов». В 1983 году австралийский физик Брэндон Картер выдвинул гипотезу, что путь к человечеству требует «успешного прохождения через ряд промежуточных шагов», каждый из которых был очень невероятным и сложным, учитывая имевшееся время. Первоначально Картер видел только два шага — возникновение генетического кода и «окончательный прорыв в развитии мозга».

С тех пор многие исследователи модифицировали идею Картера и предложили более двух шагов, при этом наиболее популярная сегодня формулировка модели предусматривает пять: 1) создание одноклеточной жизни («абиогенез»), 2) возникновение фотосинтеза, создающего кислород, 3) возникновение эукариотических клеток из прокариотических клеток, 4) возникновение сложной жизни, такой как многоклеточные животные, и 5) возникновение Homo sapiens с устоявшимся языком.

Эти этапы «трудны» в том смысле, что они могли возникнуть только один раз (в отличие, например, от эволюционного развития глаз, которое происходило много раз и возникало при разной степени использования света).

За каждым из этих шагов стоял примерно миллиард лет. Хотя у Солнца осталось 5 миллиардов лет до того, как оно станет красным карликом, жизнь на Земле закончится примерно через миллиард лет, когда все более яркое Солнце вызовет неконтролируемый парниковый эффект, и планета станет похожей на Венеру, раскаленной и высушенной.

Поэтому возникает вопрос, если разумные, технологические животные, такие как мы, развились на Земле только в конце доступного времени, сократив его. Постигнет ли та же участь какую-либо развитую внеземную жизнь в другом месте галактики? Может быть, они развились слишком поздно в пределах своего солнца, чтобы попасть на Землю? Таким образом, модель жестких шагов предсказывает, что технологические виды, такие как люди на Земле, чрезвычайно редки во Вселенной.

«Модель жестких шагов утверждает, что человечество вряд ли эволюционировало до гибели биосферы Земли», — сказал Дэниел Б. Миллс, ведущий автор статьи. «Наше существование представляет собой исключительный случай во Вселенной, когда разумная жизнь успела эволюционировать до того, как закончились планетарные часы».

Миллс работает в Университете Людвига-Максимилиана в Мюнхене в Германии, а также в Университете штата Пенсильвания в США, пишет вместе с коллегами из Университета штата Пенсильвания и Университета Рочестера в штате Нью-Йорк. Статья опубликована на сервере препринтов arXiv и отправлена в журнал.

По сути, критерии Картера для сложных шагов таковы, что они маловероятны в пределах отведенного периода времени и необходимы для окончательной эволюции человечества. Исследователи здесь оспаривают модель сложных шагов, спрашивая, действительно ли ее шаги маловероятны и действительно необходимы.

Действительно ли необходим человеческий интеллект или может быть достаточно интеллекта других форм, например, интеллекта, наблюдаемого в коллективном поведении насекомых или муравьев, интеллекта ворон и дельфинов, позволяющего им изготавливать орудия труда, или интеллекта, который независимо развился у осьминогов после того, как они отделились от нашего последнего общего предка — примитивного плоского червя, жившего 750 миллионов лет назад?

«Основания для того, чтобы рассматривать «человеческий интеллект» как «трудный шаг», неясны», — пишут Миллс и его коллеги.

Согласно силурийской гипотезе, один из соавторов которой, Адам Фрэнк из Рочестерского университета, помог ее разработать, вполне возможно, что в далеком прошлом на Земле существовали и другие разумные виды, однако все материальные свидетельства их существования сейчас полностью исчезли, стертые геологическими процессами Земли примерно полмиллиарда лет назад.

Они также задаются вопросом, действительно ли структура "Основных переходов в эволюции" (MTE), впервые предложенная в 1995 году, предлагающая восемь основных переходов в эволюции вплоть до человека, необходима для развития сложности или продвинутой формы жизни. Действительно ли необходим генетический код? Язык?

Отходя от биологической эволюции, работа также оспаривает некоторые ключевые предположения модели жестких шагов, внимательно изучая роль исторической геобиологии — как поверхностная среда Земли и жизнь коэволюционировали в течение геологического, глубокого времени. Преодоление ключевых экологических порогов откроет новые «разрешительные» среды.

В этом сценарии изменение окружающей среды не создает эволюционных инноваций, а «представляет собой устранение внешнего ограничения, которое ранее препятствовало развитию инноваций».

Возможно, что стадия жизни, которая впервые появилась в новой среде, будет процветать и доминировать в этом экологическом эпизоде, устанавливая эволюцию на новую ветвь вместо ветви статус-кво, существовавшей до преодоления порога. Глобальные изменения окружающей среды могли контролироваться, когда эволюционировали кандидаты на сложные этапы (пять выше и другие, добавленные позже).

В статье делается вывод: «Мы предполагаем, что не существует никаких сложных этапов (несмотря на появление основных эволюционных сингулярностей в универсальном древе жизни) и что общий темп эволюции на Земле задается глобальными экологическими процессами, действующими в геологических масштабах времени (т. е. миллиарды лет). Иными словами, люди появились так «поздно» в истории Земли, потому что «окно человеческой обитаемости» открылось лишь сравнительно недавно в истории Земли».

Миллс сказал, что идея жестких шагов оставила на человечестве неоправданный отпечаток. «Многие люди приняли эти выводы как должное, как будто наука на самом деле доказала, что наше существование на Земле зависит от случайных событий с малой вероятностью в доступное время», — сказал он.

«Эти выводы не только необоснованны, они еще и наносят ущерб нашему коллективному представлению о себе, способствуя формированию представления о том, что люди — это случайность биосферы Земли, а не ее естественное проявление».

Он считает, что эта идея сделала человеческую жизнь неполноценной и ведет нас в неверном направлении.

«Такое отношение к человеческой несостоятельности и хрупкости способствует возникновению некой формы «выученной беспомощности», — сказал он, — «которая рассматривает климатический кризис, например, как наш смертный приговор, а не как неизбежный вызов, с которым должна столкнуться любая мировая цивилизация».

Больше информации: Daniel B. Mills et al, A reassessment of the "hard-steps" model for the evolution of intelligent life, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2408.10293