Александр Гангнус - Эволюция для всех, или Путь кентавра
Многие решающие шаги эволюции возможны лишь тогда, когда им не мешает раньше развившаяся и дальше вперед ушедшая жизнь. Именно поэтому современная бактерия не может начать все сначала — превращаться в многоклеточное и в прочих, — все места, все дорожки впереди уже заняты. Поэтому же не может современная рыба, морской черт или илистый прыгун, ползающие на плавниках, дать побег новых амфибий… А современная кистеперая рыба латимерия — угрюмое существо, доживающее свой век в одиночестве в глубинах океана близ Коморских островов, — не может снова всплыть к поверхности (там обитают современные рыбы, которые ушли далеко впереди не потерпят конкуренции). Тем более она не может выползти на берег. Ее тут же слопает неблагодарный потомок.
К тому же между латимерией и рипидистиями — древними кистеперыми, от которых мы, может быть, произошли, — есть важная разница. У рипидистий были хоаны — что-то вроде ноздрей, позволяющих дышать атмосферным воздухом. Хоанами были снабжены и первые наземные четвероногие.
Все так. И все же вопрос о том, могут ли основные типы животных и растений происходить в эволюции не только линейно, один из другого, а значит, лишь однажды, но и параллельно, несколькими ветвями, не прост. Его нельзя считать полностью решенным. А как на других планетах? Повторит ли там эволюция земную или нет, а если повторит, насколько точно?
Палеонтолог и писатель-фантаст И. Ефремов доказывал в своих научно-фантастических произведениях, что даже люди — в точности похожие на нас — не могут не появиться рано или поздно в ходе любой достаточно далеко зашедшей эволюции. Прав ли Ефремов? Или прав академик Колмогоров, утверждавший, что разумная жизнь на других планетах может быть в виде… плесени? Ох и не просто разрешить этот старый спор биологии!
И чтобы ясно стало, что в вопросе о выходе наших предков на сушу еще есть что открывать, — маленькая каверза, путающая карты поколений ученых. Недавно молекулярные биологи решили проверить родство разных позвоночных животных по одному единственному, но весьма важному признаку. Этот признак — устройство одной маленькой кольцевой молекулы ДНК, которая сидит не в ядрах клеток, как ДНК наших хромосом, а в митохондриях. Она почти ни на что не влияет, эта ДНК. Это не ее гены управляют формированием фамильных и индивидуальных черт организма. Она отвечает лишь за некоторые скрытые от глаз энергетические процессы внутри клеток. Но она может быть очень важной и точной меткой. Она мало меняется с поколениями, ибо передается не с помощью полового размножения и перетасовки генов, а копируется напрямую, целиком, чаще по женской линии. По характерным чертам этой ДНК можно вычислять степень родства разных, даже далеко разошедшихся на тропинках эволюции видов животных. Вот эта-то ДНК и преподнесла сюрприз: оказалось что митохондриальная ДНК лягушки все-таки значительно ближе к ДНК двоякодышащих рыб, чем к ДНК целаканта. Возможно, окончательной разгадки мы так и не дождемся — тайну происхождения наземных четвероногих унесла с собой вымершая рипидистия…
Девон, век рыб, но и век первых четвероногих. В самом его начале ученые помещают отделение от наиболее продвинутой кистеперой рыбы рипидистии (наверху) первого четвероногого пандерихтии (в середине), которую уже не называют рыбой, хотя, возможно, она еще не вылезала из воды, а лишь из нее высовывалась по временам. Но дальше шел стремительный прогресс. Через 16 миллионов лет неуклюжая ихтиостега (внизу) уже гуляет по суше, хотя внешне еще напоминает и пандерихтию и рыбу. Но у нее уже лапа (справа), в то время как у рипидистии эвстеноптерона еще пусть и «продвинутый», но плавник (слева).
ГЛАВА ШЕСТАЯ,
в которой наши предки уже твердо стоят на своих четырех, выясняют родственные связи и к чему-то прислушиваются
«ЧЕЛОВЕК — СВИДЕТЕЛЬ ПОТОПА»
Так в 1726 году назвал найденный в древних отложениях скелет немецкий врач Шейхцер. Это была научная сенсация. Скелет, правда, во многом отличался от скелета человека, но Шейхцер очень остроумно доказал, что все эти отличия — от разрушающего действия времени, от давления и сдвига пластов, деформирующего кости.
Целых сто лет ученый мир думал, что Шейхцер нашел человека, погибшего во время библейского потопа. Но в 1825 году знаменитый французский палеонтолог Кювье усомнился и решил проверить давнюю научную сенсацию. Даже беглого осмотра для Кювье было достаточно: «человек» оказался гигантской саламандрой, земноводным, не очень древним (ему было по нынешним понятиям около 50 миллионов лет), но все же гораздо более древним, чем человек.
«Человек» Шейхцера жил все-таки сравнительно недавно, в третичную эпоху, когда на Земле уже господствовали млекопитающие. Со времен Шейхцера ученые многократно находили кости и следы четвероногих во все более древних слоях. Когда же жили на суше прямые предки, первые четвероногие?
В 1896 году американский палеонтолог Марш нашел в девонских отложениях Северной Америки каменную плиту с отпечатком когтистой мясистой лапы.
Немаленькой лапы — отпечаток около 10 сантиметров длиной. В той же плите Марш увидел маленькие ямки — следы от капель девонского дождя. Так и представляешь себе мрачноватое и туповатое первое четвероногое, которое вылезло из воды во время дождя и протащилось несколько шагов по размокшей глинистой поверхности. И получилось так, что больше эта глинистая поверхность никогда уже не размокла, а, наоборот, высохла, окаменела, навсегда сохранив на себе живую запись давно минувших эпох…
Довольно долго ученые сомневались в находке Марша. Бывают такие подделки природы… Но в 1931 году на восточном берегу Гренландии в позднедевонских отложениях нашли семь странных черепов, похожих разом и на черепа кистеперых рыб, и на черепа земноводных. Первые ископаемые четвероногие получили название «ихтиостеги» (буквальный перевод — рыбопанцирные — показывает, что эти первые пешеходы сохранили в себе много черт древних примитивных рыб с массивным костным черепом). А потом следы первых четвероногих нашли в Австралии. Следам 355 миллионов лет.
И опять-таки нет полной уверенности, что хоть одно из этих созданий было нашим предком. Некоторые ученые считают, что ихтиостеги так далеко зашли в приспособлении к своему образу жизни, то есть были специализированы, что не могли уже «переучиваться», а это необходимо, чтобы двинуться дальше, к пресмыкающимся и млекопитающим, И все же портрет ихтиостег наверняка не очень сильно отличается от портрета неизвестного пока нашего девонского четвероногого предка. Может быть, первые земноводные — ихтиостеги, гесперогерпетоны, крассигиринусы, которых немало уже открыли палеонтологи и в родственных отношениях между которыми разобраться трудно, — были по своей организации неизбежным этапом, необходимой стадией развития, через которую прошли сразу несколько разных кистеперых рыб, развивающихся в направлении все большей независимости от воды.
Все эти примитивные четвероногие пятипалые существа были еще «полурыбами». Многие их признаки были рыбьими, у каждого разные. То рыбий хвост с плавником, то рыбные косточки в черепе, то рыбья боковая линия — орган «осязания на расстоянии» в воде… Такие (но не обязательно те, которые здесь перечислены) разные полурыбы-полуамфибии и были зачатками разных линий четвероногих.
То, что они отличались друг от друга все больше, неудивительно. Удивительно другое: несмотря на очень дальнее родство, они независимо, параллельно приобрели такие важные признаки наземных животных, как обособление головы от туловища, появление шеи, особого подвижного затылочного сочленения. Одна из костей черепа кистеперой рыбы независимо у разных «рыбоамфибий» превращается в слуховую косточку: появляется «сухопутное ухо». Даже такой признак, как пятипалая конечность, по мнению современных палеонтологов, могла появиться независимо у предков тритонов и лягушек. Это уж поистине чудо: кисть и стопа всех наземных четвероногих построена поистине по единому плану… Впрочем, кое-какие различия в деталях все-таки есть.
ТАИНСТВЕННЫЙ КАРБОН
Девон, эпоха сухих пустынь, заставившая рыб стать на четыре ноги и начать сухопутную жизнь, кончился треть миллиардов лет назад. Сразу после него природа как бы ударилась в другую крайность. Наступил каменноугольный период. Болота, заиленные реки и озера, великая влажность широко (хотя и не всюду) распространились по Земле. Леса этого периода, растущие в илистой, хлюпающей жиже, изучены учеными-палеоботаниками неплохо, хотя и хуже, чем современные леса лесоводами. Листья, ветки, шишки каменноугольных растений падали в воду, где не гнили и не окислялись, а превращались в торф, которому в дальнейшем и предстояло стать каменным углем.
