Рассказ предка. Паломничество к истокам жизни - Ричард Докинз

Рассматривая эволюцию звероящеров – “призрачных пилигримов”, – мы обсудили три группы этих животных, сменивших друг друга: пеликозавров, терапсидов и цинодонтов. Млекопитающие – четвертая группа. Но знакомые нам экотипы в группе млекопитающих появились гораздо позднее: спустя 150 млн лет. А до тех пор на Земле властвовали динозавры, которые прожили вдвое дольше, чем три волны звероящеров вместе.

Завропсиды. Революцией в развитии наземных позвоночных стало появление амниона – непроницаемой для воды, но проницаемой для воздуха оболочки яйца. Имеются две рано разошедшиеся линии амниот: синапсиды (представлены млекопитающими) и завропсиды (17 тыс. живущих ныне видов «рептилий» и птиц). Филогения здесь достаточно устойчива.

На рис. (слева направо): средний земляной вьюрок (Geospiza fortis), обыкновенный павлин (Pavo cristatus), мандаринка (Aix galericulata), тинаму-пустынник (Tinamus solitarius), нильский крокодил (Crocodylus niloticus), африканский коралловый аспид (Thamnophis sirtalis parietalis), обыкновенный хамелеон (Chamaeleo chamaeleon), гаттерия (Sphenodon punctatus), зеленая черепаха (Chelonia mydas).

Рандеву № 16

Завропсиды

Сопредок № 16, наш прародитель примерно в 170-миллионном поколении, жил около 310 млн лет назад, во второй половине каменноугольного периода. Землю тогда покрывали обширные болота и заросли гигантских плаунов (источник большей части запасов каменного угля). Южный полюс скрывала ледяная шапка.

Завропсиды – самая крупная группа из всех, что мы до сих пор встречали. После сопредка № 16 завропсиды долго доминировали на Земле – в форме динозавров. Даже сегодня, когда динозавры исчезли, число видов завропсидов втрое больше, чем млекопитающих. На рандеву №2 16 около 4600 видов млекопитающих встречаются с 9600 видами птиц и 7770 видами остальных рептилий: крокодилов, змей, ящериц, гаттерий и черепах. Это основная группа наземных позвоночных. И если я говорю, что они присоединяются к нам, то только потому, что мы рассматриваем путешествие с точки зрения человека.

С точки зрения завропсидов, последними, кто присоединился к ним “до” рандеву с нами, были черепахи (сухопутные, морские и пресноводные). Таким образом, завропсиды – это черепахи и все остальные. “Остальные” объединяются в две крупные группы: ящероподобные рептилии (к ним относятся змеи, хамелеоны, игуаны, комодские вараны и гаттерии) и динозавроподобные рептилии, или архозавры, к которым относятся птеродактили, крокодилы и птицы. Крупные водные рептилии, например ихтиозавры и плезиозавры, ближе к ящероподобным рептилиям, чем к динозаврам. Птеродактили имеют меньше прав называться динозаврами, чем птицы. Птицы – побочная ветвь одного из отрядов динозавров – ящеротазовых (Saurischia). Ящеротазовые динозавры, к которым относятся тираннозавр и гигантские зауроподы, ближе к птицам, чем к другому отряду динозавров, неудачно названному птицетазовыми (Ornithischia). К птицетазовым динозаврам относятся игуанодоны, трицератопсы и гадрозавры. Хотя Ornithischia означает “птичий тазобедренный сустав”, это сходство поверхностно и вводит в заблуждение.

Связь птиц с ящеротазовыми динозаврами удалось установить благодаря недавним находкам пернатых динозавров в Китае. Тираннозавры – более близкие родственники птицам, чем другим ящеротазовым, например диплодоку или брахиозавру.

Итак, встречайте завропсидов: черепах, ящериц и змей, крокодилов и птиц, а также толпу призрачных пилигримов – летающих птерозавров, водных ихтиозавров, плезиозавров и мозазавров и, конечно, наземных динозавров. Поскольку эта книга в основном посвящена ныне живущим пилигримам, было бы неуместно слишком распространяться о динозаврах, которые так долго господствовали на Земле – и продолжали бы, если бы не жестокий (точнее, равнодушный) астероид. Но игнорировать динозавров, мне кажется, вдвойне жестоко. В некотором смысле они живы до сих пор: ведь они сохранились в виде птиц. Поэтому выслушаем четыре рассказа птиц. Но сначала я процитирую знаменитую оду Перси Биши Шелли:

Рассказывал мне странник, что в пустыне,В песках, две каменных ноги стоятБез туловища с давних пор поныне.У ног – разбитый лик, чей властный взглядИсполнен столь насмешливой гордыни,Что можно восхититься мастерством,Которое в таких сердцах читало,Запечатлев живое в неживом.И письмена взывают с пьедестала;“Я Озимандия. Я царь царей.Моей державе в мире места мало.Все рушится. Нет ничего быстрейПесков, которым словно не присталоВокруг развалин медлить в беге дней”[61].

Пролог к рассказу Галапагосского вьюрка

Воображение пасует перед древностью: масштабы геологического времени многократно превосходят фантазию и поэтов, и археологов. Но геологическое время кажется бесконечным не только по человеческим меркам. Оно огромно и в масштабе эволюции. Это не должно удивлять тех, кто жалуется (начиная с критиков Дарвина) на недостаточное время для достижения изменений при помощи естественного отбора. Если проблема и существует, то лишь зеркально отраженная. Времени было не слишком мало, а слишком много! Если измерить число эволюционных изменений за короткий период и экстраполировать их, скажем, на миллион лет, количество изменений окажется гораздо меньше потенциального. Складывается впечатление, что большую часть времени эволюция топчется на месте. Или бесцельно прохаживается, так что изменения, происходящие в краткосрочной перспективе, скрывают долгосрочные тенденции.

На это указывают различные доказательства и теоретические выкладки. Дарвиновский отбор, если заставить его работать в полную силу, может привести к эволюционным изменениям гораздо быстрее, чем в природе. Убедиться в этом можно на примере того, как предки, пусть не до конца понимая, что они делают, много столетий занимались селекцией животных и растений (см. “Рассказ Земледельца”). Во всех случаях впечатляющие эволюционные изменения проявлялись всего за несколько столетий или тысячелетий. Это гораздо быстрее, чем самые быстрые перемены в палеонтологической летописи. Неудивительно, что Чарльз Дарвин уделял столько внимания вопросу одомашнивания.

Мы можем сделать то же самое в контролируемых условиях. Прямой способ проверить гипотезу о природе – это провести эксперимент. Так, чтобы проверить гипотезу, не лучше ли растут растения в почве, богатой нитратами, мы не ограничимся изучением почвы, чтобы понять, есть ли там нитраты. Мы будем добавлять нитраты в образцы почвы. То же и с отбором. Наша гипотеза заключается в том, что неслучайное выживание со временем приводит к направленному изменению среднего значения признака. Эксперимент заключается в моделировании такого неслучайного выживания, которое направило бы эволюцию в нужном нам направлении. Так действует искусственный отбор. В наиболее аккуратных экспериментах выбирают одновременно две противоположные линии, направленные из одной точки: например, в первой животные должны становиться крупнее, во второй – мельче. Ясно, что если вы хотите получить приличный результат, прежде чем умрете от старости, нужно выбирать организмы с жизненным циклом короче, чем у человека.

Продолжительность жизни поколения плодовых мушек или мышей составляет несколько недель или месяцев, а не десятилетий, как у человека. В одном эксперименте дрозофил разделили на две линии. В первой за несколько поколений вывели положительную реакцию на свет: в каждом поколении размножение разрешали лишь особям, стремящимся к свету. Во второй линии, напротив, вывели особей, склонных избегать света. Всего за двадцать поколений в обоих направлениях ученые достигли впечатляющих эволюционных изменений. Но могло бы это расхождение продолжаться вечно с одной и той же скоростью? Нет – уже потому, что запас доступных генетических вариаций в конце концов был бы исчерпан и нам пришлось бы ждать новых мутаций. Но еще до того можно получить очень серьезные изменения.

У кукурузы продолжительность жизни поколения больше, чем у дрозофилы. В 1896 году Опытная сельскохозяйственная станция Иллинойса начала отбор на содержание масла в кукурузе. В первой линии отбирали кукурузу с высоким содержанием масла, во второй – с низким. К счастью, этот эксперимент продолжался гораздо дольше, чем обычно длится научная карьера. Поэтому примерно за девяносто поколений мы можем видеть, как почти линейно увеличивается содержание масла в первой линии. Содержание масла во второй линии уменьшалось не так быстро – видимо, потому, что был достигнут низ графика: содержание масла не может быть меньше нуля.

Этот эксперимент, как и эксперимент с дрозофилами, а также многие другие такого рода, демонстрирует потенциальную способность отбора к чрезвычайно быстрым эволюционным изменениям. Если перевести 90 поколений кукурузы, 20 поколений дрозофилы или даже 20 поколений слонов в реальное время, полученная величина в геологическом масштабе окажется ничтожной. Миллион лет – промежуток, почти незаметный в палеонтологической летописи. И тем не менее это в 20 тыс. раз дольше, чем время, за которое можно втрое увеличить содержание масла в кукурузе. Разумеется, это не значит, что за миллион лет отбора содержание масла увеличилось бы в 60 тыс. раз, не говоря уже о том, что за это время ресурс генетических вариаций будет исчерпан. Но эти эксперименты показывают, что не стоит искать тенденции, неизменно сохраняющиеся миллионы лет, и наивно интерпретировать их как ответ на стабильное давление отбора.