Ричард Докинз - Самое грандиозное шоу на Земле: доказательства эволюции
Это чрезвычайно толстая птица. Взрослый какапо весит около шести или семи фунтов, а его крылья годны лишь для того, чтобы немного помахать ими, когда ему кажется, что он может обо что-то споткнуться, но о полете не может быть и речи. К сожалению, он, похоже, не только забыл, как летать, но и забыл, что он забыл, как летать. Сильно взволнованный какапо иногда вскарабкивается на дерево и прыгает оттуда, после чего он летит как кирпич и обрушивается на землю неуклюжей грудой.
В то время как страусы, эму и нанду - великие бегуны, пингвины и галапагосские нелетающие бакланы - великие пловцы. Мне довелось поплавать с бескрылым бакланом в большом горном пруду на острове Изабела, и я был очарован, став очевидцем скорости и проворства, с которым он отыскивал одну подводную расщелину за другой, оставаясь под водой столь долгое время, что захватывало дыхание (у меня было преимущество трубки). В отличие от пингвинов, которые используют свои короткие крылья, чтобы "летать под водой", Галапагосские бакланы движутся благодаря своим сильным ногам и огромным перепончатым ступням, используя свои крылья только как стабилизаторы. Но все нелетающие птицы, включая страусов и их родственников, которые потеряли свои крылья очень давно, явно происходят от предков, которые использовали их для полета. Никакой здравомыслящий наблюдатель не мог бы серьезно сомневаться в истинности этого, что означает, что любой, кто подумает об этом, должен признать очень трудным (почему не невозможным?) сомневаться в факте эволюции.
Многочисленные различные группы насекомых также потеряли крылья или очень их уменьшили. В отличие от просто бескрылых насекомых, таких как чешуйница, блохи и вши потеряли крылья, которые когда-то имели их предки. Самки непарного шелкопряда имеют слаборазвитые мускулы крыльев и не летают. Они не нуждаются в них, поскольку самцы летят к ним, привлекаемые химической приманкой, которую они могут обнаружить в поразительно низкой концентрации. Если бы самки перемещались так же как и самцы, система, вероятно, не работала бы, поскольку к тому времени, когда самец долетал бы вдоль медленно дрейфующего химического градиента, его источник уже переместился бы дальше!
В отличие от большинства насекомых, у которых четыре крыла, мухи, как предполагает их латинское имя Diptera [Двукрылые], имеют только два. Вторая пара крыльев уменьшилась до пары "жужжальцев". Они раскачиваются подобно очень высокоскоростным индийским булавам, которых они напоминают, функционирующих как крошечные гироскопы. Откуда мы знаем, что жужжальца произошли от крыльев предков? Есть несколько причин. Они занимают в точности то же место в третьем сегменте грудного отдела, что занимает летательное крыло во втором грудном сегменте (а у других насекомых и в третьем тоже). Они движутся по той же "восьмерке", как и крылья мух. У них та же эмбриология, что и у крыльев, и, хотя они крошечные, если на них тщательно посмотреть, особенно в период развития, можно увидеть, что они - недоразвитые крылья и явно модифицированы - если Вы не являетесь отрицателем эволюции - из их предковых крыльев. Как свидетельство той же истории, существуют мутантные плодовые мушки, так называемые гомеотические мутанты, чья эмбриология аномальна, которые выращивают не жужжальца, а вторую пару крыльев, как у пчел или любого другого вида насекомых.
Жужжальца у долгоножки
На что могли быть похожи промежуточные стадии между крыльями и жужжальцами, и почему естественный отбор благоприятствовал промежуточным формам? Какова польза от половины жужжальца? Дж.У.С.Прингл, мой старый Оксфордский профессор, чье непривлекательное выражение лица и неуклюжее поведение принесло ему прозвище "Смеющийся Джон", главным образом отвественен за раскрытие того, как работают жужжальца. Он указал, что в основании всех крыльев насекомых есть крошечные органы восприятия, распознающие скручивание и другие силы. Органы восприятия у основания жужжалец очень похожи - другая часть свидетельства, что жужжальца являются модифицированными крыльями. Задолго до того, как эволюционировали жужжальца, информация, текущая в нервную систему от органов восприятия в их основании, приспособила быстро снующие крылья действовать в качестве рудиментарных гироскопов. То, насколько любой летательный аппарат по природе неустойчив, должно компенсироваться сложными приборами, например гироскопами.
Весь вопрос эволюции устойчивых и неустойчивых летунов очень интересен. Посмотрите на этих двух птерозавров, вымерших летающих рептилий, современников динозавров. Любой аэроинженер мог бы сказать Вам, что рамфоринх, древний птерозавр на рисунке сверху, должно быть, был устойчивым летуном, из-за своего длинного хвоста с ракеткой для пинг-понга на конце. Рамфоринх не нуждался в сложном гироскопическом контроле, таком как у мух с их жужжальцами, потому что его хвост делал его устойчивым по своей сути. С другой стороны, как мог бы сказать тот же инженер, он не был очень маневренным. В любом летательном аппарате существует оптимальное соотношение между стабильностью и маневренностью. Великий Джон Мейнард Смит, работавший проектировщиком самолетов, прежде чем возвратиться в университет давать лекции по зоологии (на том основании, что самолеты были шумными и старомодными), указывал, что летающие животные могут перемещаться в течение эволюционного времени назад и вперед вдоль спектра своих оптимальных соотношений, иногда теряя врожденную стабильность в интересах увеличения маневренности, но платя за это увеличением вычислительных и измерительных мощностей - мощностью мозга. На нижнем рисунке на предыдущей странице представлена анхангера, поздний птеродактиль из Меловой эры, приблизительно на 60 миллионами лет более поздний, чем юрской рамфоринх. У анхангеры вообще почти не было хвоста, как у современной летучей мыши. Подобно летучей мыши, это, конечно, был неустойчивый летательный аппарат, зависящий от измерительного и вычислительного оборудования, чтобы осуществлять утонченный, постоянный контроль над его несущими поверхностями.
Rhamphorhynchus (вверху) и Anhanguera (внизу)У анхангеры, конечно, не было жужжалец. Она должна была использовать другие органы чувств, чтобы предоставлять аналогичную информацию, вероятно, полукружные каналы внутреннего уха. Они действительно были очень большими у этих рассмотренных птерозавров - хотя, немного неутешительно для гипотезы Мейнарда Смита, они были большими и у рамфоринха, и у анхангеры. Но, возвращаясь к мухам, Прингл предполагает, что у четырехкрылых предков мух, вероятно, были длинные брюшки, что делало их устойчивыми. Все четыре крыла действовали как рудиментарные гироскопы. Затем, полагает он, предки мух начали двигаться вдоль диапазона стабильности, становясь более маневренными и менее устойчивыми, поскольку брюшко стало короче. Задние крылья начали изменяться больше в сторону гироскопической функции (которую они всегда выполняли, скромно, в качестве крыльев), становясь меньшими и более тяжелыми для своего размера, в то время как передние крылья увеличились, чтобы взять на себя больше функции полета. Существовал плавный континуум изменений по мере того, как передние крылья все больше брали на себя бремя авиации, тогда как задние крылья съеживались, перенимая функции авионики.
Рабочие муравьи утратили свои крылья, но не способность выращивать крылья. Их крылатая история все еще скрывается внутри них. Мы знаем это, потому что у муравьиной матки (и у самцов) есть крылья, а рабочие являются самками, которые могут быть матками, но которые, по экологическим, не генетическим, причинам не смогли ими стать. По-видимому, рабочие муравьи потеряли свои крылья в ходе эволюции, потому что они являются помехой и мешают при подземном образе жизни. Горькое свидетельство этого предоставляют муравьиные королевы, которые используют свои крылья лишь однажды, чтобы вылететь из родного гнезда, найти самца, а затем приступить к рытью норы для нового гнезда. Когда они начинают свою новую подземную жизнь, первое, что они делают, это теряют свои крылья, в некоторых случаях буквально откусывая их: болезненное (возможно; кто знает?) свидетельство того, что крылья под землей являются помехой. Неудивительно, что рабочие муравьи изначально никогда не отращивают крылья.
Паразитная муха семейства Phoridae
Вероятно, по схожим причинам, гнезда муравьев и термитов являются домом для полчищ бескрылых прихлебателей многих различных типов, питающихся роскошными объедками, собранными постоянно шуршащим потоками возвращающихся фуражиров. И крылья для них - такая же помеха, как и для самих муравьев. Кто бы мог когда-либо поверить, что чудовище справа - муха? Все же мы знаем благодаря тщательному и детальному исследованию его анатомии, что это не просто муха, а что этот паразит термитников принадлежит к конкретному семейству мух, горбаткам. На следующей странице - более нормальный член того же семейства, который, по-видимому, несколько напоминает крылатых предков странного бескрылого существа выше, хотя он также является паразитом общественных насекомых - в данном случае пчел. Вы можете видеть схожесть с серповидной головой фантастического монстра на предыдущей странице. И недоразвитые крылья монстра едва видны как крошечные треугольники с обеих сторон.
