Компьютерра - Журнал «Компьютерра» № 35 от 25 сентября 2007 года
А.М.: С такой подробностью отследить эти процессы невозможно в принципе! В биологии таких ответов не было, нет и никогда не будет. Если принимать только такие ответы, а все остальное считать недостоверным, то биологию надо закрывать. Как мы можем во всех деталях проследить, кто кого родил? Это нереально.
Первые пешеходыЧеловек, чтобы распрощаться с животным прошлым, должен был подняться во весь рост. То есть встать на ноги. Сразу же возникают три вопроса: скептика – "а точно ли?", лентяя – "а зачем?" и инженера – "а как?". И антрополог вынужден изворачиваться, чтобы на них ответить.
Скептиков, не веривших, что древние люди ходили на двух ногах, а не опирались на передние конечности и не висели на деревьях, убедить было проще всего. Тут в арсенале антрополога полно фактов. В 1976 году Мэри Лики обнаружила на окаменевшем вулканическом пепле отпечатки ног. Возраст слоя с пеплом – около 3,5 млн. лет, то есть по этому месту в то давнее время бродил на двух ногах австралопитек. А следы-то были вполне человеческие – с пятками и пальцами ног. На некоторых следах видно, что большие пальцы прилегают к остальным, а не противопоставлены им, а это уже, несомненно, признак человеческий, а не обезьяний. Да и походка у того австралопитека была вполне человеческая: он ступал на пятку, потом переносил тяжесть на плюсну и отталкивался пальцами.
Помимо прямых доказательств – цепочки следов – есть и ряд надежных анатомических признаков прямохождения. Это строение костей ступни и щиколотки, строение шейки бедра, костей таза. По костям одного лишь мизинца ученые способны заключить, как передвигался его обладатель. Также хорошо увязывается с прямохождением положение затылочного отверстия в черепе. Оно показывает, вертикально или под углом находилась голова к оси тела, а значит, определяется и наиболее характерная поза. Кроме того, о прямохождении судят по местам прикрепления шейных мышц и мышц плеча. Иными словами, признаков таких много, и необязательно иметь фотографический портрет предка, чтобы восстановить его облик. Для этого достаточно найти небольшой набор его костей. Поэтому в конце ХХ века, когда у Человека разумного объявилось множество новых предков, не составило труда выяснить, как они двигались.
От сахелантропа (6-6,5 млн. лет) нашли целый череп и несколько фрагментов скелета. О его двуногости судят по положению затылочного гребня. К этому гребню крепились мышцы, поддерживающие голову в нужной позиции.
От оррорина (6 млн.) сохранилось бедро. Как говорят специалисты, его строение "не исключает возможность бипедализма" (то есть двуногости), но, к сожалению, и не доказывает его строго.
Ардипитек кадабба (5,2-5,8 млн.) предоставил исследователям челюсть с зубами, несколько фрагментов костей рук и ног и палец ноги. В данном случае даже одного пальца достаточно, чтобы признать кадабба двуногим. Вдобавок кости его конечностей очень похожи на кости Люси. А уж про эту древнюю даму, от которой остался почти целый скелет, известно досконально – она ходила на своих двоих.
От близкого вида Ардипитек рамидус (4,4 млн.) сначала нашли только куски черепа и челюсти, но потом откопали еще несколько костей, включая и плечевую. Она, очевидно, не несла нагрузки, то есть не использовалась при ходьбе. Да и затылочное отверстие черепа сдвинуто вперед.
Недавняя находка в Эфиопии явила человечеству нашего предка, жившего около 4 млн. лет назад. Руководитель раскопок Джохансон Хайле-Сайласси пока не берется судить, к какому роду причислить находку, но общий облик этого прачеловека восстанавливается без труда. Он завещал науке скелет исключительной сохранности, так что имеется возможность досконально изучить анатомию и эволюцию прямохождения древних людей. Кстати, ученые надеются, что столь полная информация поможет ответить на вопрос инженера – "как?". Как двигался человек и как должны были измениться конструкция суставов и перераспределиться нагрузки?
При исследовании этого прачеловека открылась любопытная деталь, связанная с эволюцией прямохождения. Оказалось, что он имел весьма длинные ноги, значит, был способен быстро ходить и бегать. У австралопитечки Люси, жившей на полмиллиона лет позже, ноги заметно короче. Но ведь в ходе эволюции ноги у человека не укорачиваются, а удлиняются! Как же вышло, что у более древнего представителя гоминид ноги длиннее, чем у более позднего? Этот факт удивляет тех ученых, которые все еще пытаются уложить эволюцию гоминид в прокрустово ложе направленных и постепенных изменений. Если же помнить о возможности мозаичного распределения признаков, то ничего сверхъестественного в длинных ногах древнейшего человека нет.
Итак, антропологи доказали, что даже самые древние представители гоминид предпочитали ходить на двух ногах. Теперь предстояло ответить лентяям: а зачем людям было вставать на ноги?
До недавних находок ответ представлялся простым. Обезьяны спустились с деревьев для того, чтобы осваивать саванну. По плоской саванне быстрее бегать на двух конечностях. Именно бегать, а не ходить, так как двуногие получают преимущество в скорости только при беге, но не при ходьбе. Не случайно самые быстрые динозавры оторвали передние лапы от земли, да и некоторые современные ящерицы спасаются бегством на двух конечностях. (Правда, у тех и у других важную роль в технике бега играет длинный хвост, которого с самого начала были лишены человекообразные.) А обезьяны были к тому же предрасположены к двуногости: у них ноги и руки выполняют разные функции и по-разному иннервируются. Для принятия этой простой гипотезы нужно было совсем немного: показать, что древнейшие двуногие жили в саванне. Но факты оказались несговорчивыми.
Так, останки ардипитека и оррорина соседствуют с ископаемой лесной растительностью. Значит, эти люди жили в лесу, а вовсе не в саванне. А если вокруг был обезьяний древесный рай, то зачем оррорину ходить на двух ногах? Получалось, что древнейший предок спустился с деревьев вовсе не затем, чтобы побегать по безлесным саваннам.
В связи с этим была выдвинута гипотеза, что двуногость могла поначалу сформироваться как приспособление для плавания и передвижения в воде. Например, шимпанзе, самый близкий к человеку примат, находясь в воде, стоит и передвигается на двух ногах 90 % времени и только 10 % опирается на руки. Сторонники "водной гипотезы" происхождения двуногости приводят и другие аргументы. У Люси оказался необычно плоский таз и особенный бедренный сустав. Он устроен так, что ноги лучше двигались не вперед-назад, а в стороны, то есть Люси и ходила враскорячку, и бегать быстро не могла. С такими особенностями удобнее плавать, чем ходить. Кроме того, самый древний человек сахелантроп жил на берегу большого озера и питался моллюсками и рыбой. И вообще в человеческом мозгу много незаменимых жирных кислот (организм может получить их только с пищей, а сам синтезировать не способен), которые ближе всего по составу к рыбьим или содержащимся в теле моллюсков. Чтобы развить мозг и поумнеть, древний человек должен был поедать водяную живность в большом количестве. Оставим ученым судить о весомости этих аргументов.
Другие специалисты доказывали, что человек перестал висеть на ветках и начал карабкаться по стволам (оррорин имеет явные признаки подобного "ствололаза"). Третьи защищают идею об изначальном передвижении на двух ногах при вспомогательной опоре на костяшки пальцев рук. Так могли передвигаться, например, лесные аутсайдеры – те, кого конкуренция заставила искать новое место под солнцем, будь оно в лесу, на берегу озера или в саванне.
Гипотез много, общепринятой – ни одной. Но разнообразие мнений не должно смущать – оно указывает лишь на то, что у науки пока нет удовлетворительного представления об эволюции прямохождения.
Как это работает у микробов?Ограничимся бактериями – можно ли в этом случае проследить или искусственно стимулировать появление новых видов?
А.М.: О да, есть масса работ по искусственной эволюции микробов. Их ставят в определенные условия, и прямо на глазах исследователей начинаются эволюционные изменения. Но можно ли получить новый вид? – казуистический вопрос, потому что всегда можно сказать: "А это не новый вид!" Понятие вида не определено с математической строгостью. Тем более у бактерий, где нет четких эндогамных кластеров – групп особей, которые предпочитают скрещиваться только внутри группы (один из важнейших признаков вида у высших организмов). С одной стороны, скрещивание у бактерий устроено проще, чем у позвоночных, – это прямой обмен генами, часто между совсем далекими формами. С другой стороны, есть формы, которые вообще не обмениваются генами, а размножаются как клоны. Так что понятие вида к микробам трудноприложимо.
Кстати, есть важные эксперименты с мутациями бактерий, проясняющие некоторые аспекты возникновения многоклеточности. Берутся бактерии, которые живут в толще воды и плавают поодиночке. Когда они используют весь кислород в этой толще, преимущество получают те, кто всплывет на поверхность. Но у этих бактерий иногда происходит мутация, в результате которой они выделяют порции липкого вещества. Делясь, мутанты остаются склеенными. Важно, что склеившиеся бактерии автоматически всплывают на поверхность – в отличие от одиночных. На поверхности начинают образовываться круглые пятнышки – колонии бактерий, которые имеют доступ к кислороду. Тем самым мутанты получают преимущество, когда в толще кончается кислород. Но на выделение липкой слизи мутанты тратят энергию. Если же в колонии появляется мутант-обманщик, который живет в колонии, она его держит на поверхности, но сам он слизь не выделяет, – то уже он получает эволюционное преимущество. Мутанты-обманщики начинают активно размножаться – до тех пор пока колония не разрушится и все они не потонут. Так процесс и идет.
