Волшебная эволюция - Стестад Ханна Нюборг

Если бы нам вздумалось покорить скалу, высота которой пропорциональна росту человека в том же соотношении, как стометровый утес для крохотной рыбки, нам пришлось бы преодолеть целых сорок два километра. К слову, далеко не все бычки выдерживают испытание: до безопасного ручья наверху добираются только самые ловкие. Однако риск того, что внизу икринки достанутся на обед хищникам, настолько высок, что опасное путешествие оказывается оправданным, и многочисленные взрослые особи жертвуют своей жизнью в надежде вывести потомство.

По мнению Блоба, метод подъема на присосках развился в ходе эволюции совсем для иных целей, нежели преодоление отвесных скал. На самом деле взрослые бычки питаются, всасывая водоросли с камней на дне ручья. Вероятно, в какой-то момент один бычок так увлекся поеданием водорослей, что не заметил, как начал взбираться на камень за небольшим водопадом и таким образом оказался в безопасном месте. Со временем на брюхе бычков-скалолазов сформировалась дополнительная присоска, облегчающая передвижение вверх.

Блобу с коллегами удалось запечатлеть на видео многочисленных бычков во время трапезы и подъема. Сравнив паттерны движения, исследователи пришли к выводу, что эти действия настолько похожи, что с большой долей вероятности одно развилось из другого. Невозможно точно определить, что же первично — метод питания или метод движения, однако представляется более логичным, что рыбы, умевшие есть таким образом, позже научились покорять скалы, нежели наоборот. Как бы там ни было, бычок-скалолаз — отличный пример того, что в природе любая способность развивается ради решения текущих задач.

Крылья у птиц тоже изначально служили иной цели. Птичье крыло состоит из множества асимметричных перьев и имеет сложную структуру: от основного «ствола» — стержня отходят многочисленные волоски (их называют бородки), от которых, в свою очередь, отходят бородки второго порядка, обладает большей подъемной силой и позволяет птицам легко маневрировать во время полета. В формировании маховых перьев (определении их формы, структуры, размера и цвета) задействовано множество различных генов. Невозможно представить, что не имеющее перьев животное вдруг произведет на свет покрытого перьями и способного подниматься в воздух детеныша. Шанс, что произойдет случайная мутация, благодаря которой образуется правильная комбинация из всех необходимых генов, стремится к нулю. Куда более вероятно то, что крылья и перья прошли поступательное развитие.

От коротких крыльев с маленькими, простыми и симметрично расположенными перьями для полета мало толку, поэтому представляется нелогичным, что птицы в течение миллионов лет довольствовались такими недоразвитыми крыльями, не пытаясь их применить для чего-то более подходящего, чем полет. В таком случае крылья как особенность постепенно бы исчезли, а птицы никогда бы не полетели. И все же находки археологов свидетельствуют о том, что у древних предков птиц были простые, симметричные перья. А общим предком всех птиц был не кто иной, как динозавр. На самом деле птицы и есть динозавры, поскольку они их единственные ныне живущие потомки. Примерно сто двадцать миллионов лет назад, то есть еще до появления тираннозавра, на Земле проживал синозавроптерикс, динозавр размером с небольшую собаку. Он был покрыт вовсе не чешуей, подобно рептилии, как можно было бы предположить: многие из найденных археологами окаменелых останков синозавроптерикса имеют четкие контуры короткого, похожего на пух, оперения.

Для чего же перья тому, кто не умеет летать? Если вам хоть раз доводилось спать под пуховым одеялом или носить пуховик, вам известно, что слой перьев отлично сохраняет тепло. «Половинчатое» оперение не способно поднять птицу в воздух, однако оно способно согреть. Вероятно, тонкий слой легких пушистых перьев позволял предкам современных птиц поддерживать стабильную температуру тела и тратить меньше энергии на терморегуляцию, и с течением времени перья становились все более длинными и плотными, что обеспечивало еще лучшее сохранение тепла. Спустя какое-то время перья стали настолько длинными, что их обладатели могли понемногу парить, например, чтобы избежать травмы во время падения с дерева, на которое они забрались с земли, или чтобы, подобно современной белке-летяге, спланировать с одной ветки на другую. В ходе эволюции перья и крылья постепенно становились сильнее, их структура усложнялась, и спустя много миллионов лет птицы научились взмахивать крыльями и взлетать. А там и до полноценного полета уже недалеко.

Этот важный этап развития вдруг открыл перед птицами массу возможностей: подобно ракам-щелкунам, пополнившим свой арсенал усовершенствованной клешней, птицы вдруг получили в свое распоряжение никем не занятое небо. Таким образом, освоение навыков полета дало толчок резкому росту разнообразия видов птиц, каждый из которых мог специализироваться на своем уникальном типе питания и способе охоты. Появились самые разные птицы: от питающихся насекомыми стайных скворцов до охотящихся на мышей орлов-одиночек.

Тем не менее ученым доподлинно неизвестно, как именно происходило развитие перьев, крыльев и навыков полета. Исследователи делают выводы, изучая ископаемые останки древних животных, и хотя за последние десятилетия было найдено множество окаменелостей, во многом объясняющих эволюцию птиц, зачастую подобные находки оказываются фрагментарными и представляют нам далеко не все этапы эволюции. Археологи то и дело обнаруживают все новые окаменелости со следами перьев и перьеобразных структур, так что не исключено, что в какой-то момент наука изменит свой взгляд на теорию происхождения перьев. К тому же ученые не всегда одинаково истолковывают одни и те же находки. Иногда в качестве дополнительного инструмента используется анализ ДНК и строения тела современных птиц. Работа ученого подобна сборке пазла: складывая кусочки головоломки, мы пытаемся на основе имеющихся данных предположить, какой из сценариев наиболее вероятен. Сейчас все больше исследователей сходятся во мнении, что оперение возникло вовсе не для того, чтобы птицы могли летать, но и далеко не все ученые связывают его появление с терморегуляцией. Существует как минимум одно альтернативное объяснение, имеющее достаточное количество сторонников в науке. И птицы, и люди используют перья для другой цели, а именно для украшения себя. Можно предположить, что и предки современных птиц использовали свои короткие яркие перья для привлечения самок.

В 2010 году группа исследователей объявила об обнаружении следов меланосом в одной из найденных окаменелостей синозавроптерикса. Меланосомы — это крошечные пузырьки, которые содержатся в клетках и вырабатывают меланин, то есть цветовые пигменты. Исследователи проанализировали меланосомы в окаменелости и пришли к заключению, что синозавроптерикс имел оранжевый окрас в белую полоску. Что это, камуфляж или наряд для привлечения внимания «дам»?

Отпечаток перьев был обнаружен и у окаменелости «древней птицы», археоптерикса. Археоптерикс настолько похож и на птицу и на динозавра, что эта находка убедила многих ученых в том, что птицы произошли именно от динозавров. У археоптерикса были асимметричные перья наподобие перьев современных птиц, и, судя по всему, он умел летать, хотя, наверное, не слишком хорошо. Перья археоптерикса имели сложное строение и, следовательно, структурную окраску. Такой эффект часто встречается у современных птиц: при преломлении света на оперении возникает металлический отблеск. Получается, что сложная структура перьев возникла не ради полета и утепления, а ради украшения: самые красивые самцы завоевывали лучших самок. Со временем роскошные «наряды» встречались все чаще, и в какой-то момент они стали вполне годными для парения, а затем и полета. Видимо, доля истины есть в обеих точках зрения, ведь на разных этапах эволюции на передний план выходили разные факторы.

История крыльев не заканчивается освоением полета. Научившись летать, многие птицы начали использовать крылья для новых целей. Крылья пингвинов отлично подходят для подводного плавания. Черная цапля, элегантная болотная птица, охотится на рыбу, стоя по колено в мелкой воде. Заметить рыбу из-за отблесков на поверхности воды бывает непросто, поэтому цапля раскрывает крылья, как зонт, и создает тень над головой[5], чтобы лучше разглядеть добычу под водой. Перед нами — пример очередной экзаптации.