Самое грандиозное шоу на Земле: доказательства эволюции - Ричард Докинз

Прежде чем продолжить, я не могу избежать скучного вопроса терминологии и прискорбного наблюдения Джорджа Бернарда Шоу, что "Англия и Америка - две страны, разделенные общим языком. " В британской терминологии, сухопутные черепахи (turtles) живут в море, сухопутные черепахи (tortoises) живут на суше, а пресноводные черепахи (terrapins) живут в пресной или солоноватой воде. В Америке все эти животные являются "черепахами" (turtles), не важно, живут ли они на суше или в воде. "Наземная сухопутная черепаха" (land turtle) звучит странно для меня, но не для американца, для которого сухопутные черепахи - подмножество тех черепах (turtles), которые живут на суше. Некоторые американцы используют "сухопутная черепаха" (tortoise) в строгом таксономическом смысле, говоря о Testudinidae, что является научным названием современных сухопутных черепах. В Британии мы были бы склонны назвать любых живущих на суше черепах tortoise, являются ли они членами семейства Testudinidae или нет (как мы увидим, есть ископаемые "морские черепахи" (tortoises), которые жили на суше, но не являлись представителями Testudinidae). В последующем я попытаюсь избежать путаницы, сделав поправку для читателей в Британии и Америке (и в Австралии, где оно используется еще по-другому), но это трудно. В терминологии, мягко говоря, беспорядок. Зоологи используют термин "chelonians" для всех этих животных, сухопутных, морских и пресноводных черепах, на каком бы диалекте английского языка мы ни говорили.

Самой примечательной особенностью черепах является их панцирь. Как он эволюционировал, и на что были похожи промежуточные виды? Где недостающие звенья? Какая польза (мог бы спросить фанатичный приверженец креационизма) от половины панциря? Что ж, замечательно, как раз только что была описана новая окаменелость, красноречиво отвечающая на эти вопросы. Она дебютировала в журнале Nature в самый последний момент перед тем, как я должен был передать эту книгу издателям. Это была водная черепаха, найденная в поздних триасовых отложениях в Китае, и ее возраст оценивается в 220 миллионов лет. Ее название -Odontochelys semitestacea, из чего Вы можете сделать вывод, что, в отличие от современной черепахи, у нее были зубы, и у нее действительно была половина панциря. Она также имела намного более длинный хвост, чем современная черепаха. Все три эти особенности характеризуют ее как подходящую на роль "недостающего звена". Живот был покрыт панцирем, так называемым пластроном, почти так же, как у современной морской черепахи. Но у нее почти полностью отсутствовала спинная часть панциря, известная как спинной щит (карапакс). Ее спина была, по-видимому, мягкой, как у ящерицы, хотя были некоторые твердые, костные части посередине вдоль позвоночника, как у крокодила, и ребра были сплюснутыми, как бы "пытаясь" сформировать эволюционные зачатки щита.

И здесь у нас есть интересное расхождение во мнениях. Авторы работы, которая представила миру Odontochelys, Ли, Ву, Риппель, Вонг и Жао (для краткости я назову их китайскими авторами, хотя Риппель не китаец), считают, что их животное действительно было на полпути к обзаведению панцирем. Другие оспаривают претензию Odontochelys, доказывая, что панцирь эволюционировал в воде. В Nature есть замечательный обычай заказывать другим экспертам, не авторам, написать комментарии на более интересные статьи недели, которые они публикуют в разделе, названном "Новости и Обзоры". Комментаторами в "Новостях и обзорах" по работе над Odontochelys были два канадских биолога, Роберт Рейш и Джейсон Хед, и они предлагают альтернативную интерпретацию. Возможно, целый панцирь эволюционировал еще на суше, прежде чем предки Odontochelys вернулись в воду. И, возможно, Odontochelys потерял свой щит после возвращения в воду. Рейш и Хед указывают, что некоторые из сегодняшних морских черепах, например гигантская кожистая черепаха, потеряли или очень уменьшили щит, таким образом, их теория весьма правдоподобна.

Я должен отступить от темы, чтобы ответить на вопрос: "Какая польза от половины панциря?" В частности, почему Odontochelys быть покрыт броней снизу, а не сверху? Возможно, потому что опасность угрожала снизу, что означает, что эти существа проводили много времени, плавая около поверхности - и конечно, они должны были выныривать на поверхность для дыхания. Акулы сегодня часто нападают снизу, акулы должны были быть угрожающей, важной частью мира Odontochelys, и нет никакой причины полагать, что их охотничьи привычки были другими в те времена. Как параллельный пример, одно из самых удивительных достижений эволюции, дополнительная пара глаз у рыбы Bathylychnops (см. выше), вероятно предназначенная для обнаружения хищников, нападающих снизу. Основной глаз смотрит в сторону, как у любой обычной рыбы. Но у каждого из этих двух основных глаз есть небольшой дополнительный глаз, укомплектованный линзой и сетчаткой и прикрепленный снизу. Если Bathylychnops может взять на себя труд (Вы знаете, что я имею в виду, не будьте педантичны) вырастить целую дополнительную пару глаз, по-видимому, чтобы высматривать нападения, исходящие снизу, кажется весьма вероятным, что Odontochelys мог бы вырастить броню, предназначенную отражать нападений с той же стороны. Пластрон, брюшной щит, вполне уместен. И если Вы хотите сказать, "да, но почему бы не иметь щит также сверху, просто для дополнительной безопасности", то ответ прост. Панцири тяжелы и громоздки, их дорого выращивать и дорого носить. В эволюции всегда есть компромиссы. У сухопутных черепах компромисс останавливается на том, что благоприятствует крепкой, тяжелой броне, как сверху, так и снизу. Для многих морских черепах баланс благоприятствует крепкому пластрону снизу, но более легкой броне сверху. И предположение, что Odontochelys просто продолжил эту тенденцию немного дальше, является правдоподобным.

Дополнительный глаз Бэзиликнопса

С другой стороны, если китайские авторы окажутся правы, что Odontochelys был на пути к эволюции полного панциря, и что панцирь эволюционировал в воде, то из этого, похоже, следует, что современные сухопутные черепахи, имеющие весьма развитые панцири, происходят от водных черепах. Это, как мы увидим, возможно, правда. Но это замечательно, потому что означает, что нынешние сухопутные черепахи представляют собой вторую миграцию из воды на сушу. Никто никогда не заявлял, чтобы какие-нибудь киты или дюгони возвращались на сушу после завоевания воды. Альтернативная история для сухопутных черепах такая, что они были на суше все время и у них независимо эволюционно возник панцирь, параллельно со своими водными кузенами. Это не значит, что такое невозможно; но, выходит так, что у нас есть серьезное основание полагать, что морские черепахи действительно вернулись на сушу во второй раз, став сухопутными черепахами.

Генеалогическое дерево черепах

ОБОЗНАЧЕНИЕ: жирный = сухопутные; нормальный = морские

Если вы возьмете генеалогическое дерево всех современных черепах, базируемое на основе молекулярных и других сравнений, почти все ветви являются водными (обычный шрифт). Сухопутные черепахи представлены жирным шрифтом, и вы можете видеть, что сегодняшние сухопутные черепахи являются одной ветвью Testudinidae, глубоко укорененной среди богатых разветвлений в остальном водных черепах. Все их близкие родственники являются водными. Современных сухопутные черепахи - одна ветвь на кустарнике в остальном сугубо водных черепах. Их водные предки повернули и гурьбой двинулись назад на сушу. Этот факт согласуется с гипотезой, что панцирь эволюционировал в воде у существа подобного Odontochelys. Но у нас есть еще одна трудность. Если вы посмотрите на семейное дерево, вы заметите, что, в дополнение к Testudinidae (все современные сухопутные черепахи) существует два ископаемых рода, полностью закрытых панцирем животных, под названиями Proganochelys и Palaeochersis. Они нарисованы как сухопутные, по причинам к которым мы придем к в следующем параграфе. Они находятся вне ветвей, представляющих водных черепах. Казалось бы, эти два рода издревле сухопутные.

До того, как был обнаружен Odontochelys, эти два ископаемых были старейшими из известных черепах. Как и Odontochelys они жили в конце триаса, но приблизительно на 15 миллионов лет позднее, чем Odontochelys. Некоторые авторы реконструировали их живущими в пресной воде, однако последние данные свидетельствуют об их сухопутности, как показывает жирный шрифт на диаграмме. Вы можете спросить, как мы можем говорить об ископаемых животных, особенно, если найдены только фрагменты, жили ли они на суше или в воде. Иногда это довольно очевидно. Ихтиозавры были рептилиями-современниками динозавров, с плавниками и обтекаемыми телами. Ископаемые выглядят как дельфины, и они, безусловно, жили как дельфины, в воде. С черепахами это менее очевидно. Как и следовало ожидать, больше всего их выдают конечности. Ласты довольно сильно отличаются от ног для хождения. Уолтер Джойс и Жак Готье из Йельского университета взяли этот интуитивно понятный момент и представили цифры в его поддержку. Они провели три ключевых измерения в костях кисти и передних конечностей семидесяти одного вида ныне живущих черепах. Я преодолею искушение разъяснить их элегантные расчеты, но их вывод был ясен. Эти животные имели ноги для ходьбы, а не ласты. В британском варианте английского языка они были сухопутными черепахами "tortoises", а не морскими черепахами "tortoises". Они жили на суше. Они были лишь дальними родственниками современных сухопутных черепах.