Искусство тайных перемен

Латимерия благодаря своему крайне «доисторическому» виду долго считалась классическим примером «живого ископаемого». Однако со временем были выявлены существенные различия между этой обитательницей Индийского океана и древними целакантами. В частности, некоторые особенности обмена веществ указывают на то, что ископаемые родственники латимерии жили в пресноводных водоемах, где, возможно, мускулистые плавники помогали им передвигаться, опираясь на дно мелководья. Кроме того, современная латимерия больше древних кистеперых рыб. Фото с сайта www.bbc.co.uk

Эволюция живого на Земле содержит немало загадок. Одна из них — эволюционные скачки, в ходе которых за небольшое по палеонтологическим меркам время появлялись новые группы живых существ или новые признаки, кардинально меняющие «конструкцию» организма. Пример — происхождение птиц от динозавров. Но есть примеры и противоположного свойства: на сотни миллионов лет эволюция будто бы останавливалась.

Феномен «живых ископаемых» остается в современной биологической науке одним из дискуссионных, а тем и материала для обсуждения накопилось огромное количество. Одну из хрестоматийных историй мы знаем со школьной скамьи: до конца 30-х годов XX века надотряд кистеперых рыб считался вымершим еще в меловом периоде.

Однако в 1938 году из Индийского океана, с глубины 70 м вытащили удивительное существо, названное позже латимерией. Оказалось, рыбы, в плавниках которых имелись мышечные лопасти, дожили до современной эпохи. Особо острый интерес к находке был вызван тем фактом, что кистеперых рыб наука считала переходной формой от рыб к земноводным, а «мускулистые» плавники воспринимались как шаг к лапам, с помощью которых можно передвигаться по суше.

Также у кистеперых, как выяснилось, был близкий общий предок с рыбами надотряда двоякодышащих — то есть умеющих дышать как кислородом, растворенным в воде, так и атмосферным воздухом. Эта ветвь оставила потомков в современной фауне в виде рогозубых рыб — и они тоже могут считаться своего рода живыми ископаемыми, ведь остальные многочисленные представители надотряда существуют только в геологической летописи.

Таким образом, к живым ископаемым обычно относят ныне живущих существ, которые либо морфологически почти не отличаются от известных древних животных (растений, бактерий), либо унаследовали от дальних предков некие архаические признаки.

Что случилось с часами?

Существование таких «близнецовых пар», объединяющих обитателей древней Земли и наших современников, стало одним из трудных вопросов эволюционной теории. Ведь эволюция, согласно современным представлениям, имеет в основе некие биологические часы. На больших временных масштабах в геномах должно накапливаться сопоставимое количество мутаций.

И если какие-то существа на протяжении сотен миллионов лет остались практически неизменными, значит, их «часы» остановились. За феномен «живых ископаемых» ухватились креационисты, отрицающие выявленные наукой эволюционные механизмы.



Наутилус — обитатель глубин Тихого и Индийского океанов — один из самых эффектных представителей «живых ископаемых». Он относится к наутилоидеям (Nautiloidea) — надотряду головоногих моллюсков, ископаемые представители которого известны еще с кембрия (500 млн лет назад). В отличие от других головоногих типа осьминогов или кальмаров, наутилусы за полмиллиарда лет сохранили удивительной красоты раковину. Из всего многообразия наутилоидей осталось лишь несколько видов. Фото с сайта wikipedia.org

Пусть за сотни миллионов лет генетические мутации и естественный отбор превратили какую-то ветвь динозавров в орлов и синиц, но почему же эти объективные законы природы оставили кистеперых пусть в относительной, но неизменности?

Как бы в ответ на такого рода рассуждения многие биологи сегодня склонны вообще считать термин «живые ископаемые» (восходящий, кстати, к самому Дарвину) неправильным. И потому, что у него нет четкого определения, и потому, что он неточно обозначает суть явления. Ведь ни о какой остановке эволюции речи не идет.

Совсем недавно было опубликовано исследование, подготовленное учеными Университета штата Мичиган и посвященное осетрам, обитающим в американских Великих озерах. Эта имеющая довольно архаичный вид рыба считалась одним из кандидатов в живые ископаемые — осетры существуют на нашей планете около 100 млн лет.

Однако, как удалось выяснить, обитатели Великих озер на протяжении истории демонстрировали колоссальные темпы эволюционных изменений — сохраняя основные морфологические признаки, они постоянно меняли размеры. В Великих озерах обитали как карликовые, так и гигантские рыбины, а также осетры множества промежуточных размеров.

Те же выводы были сделаны современной наукой и для классических примеров «живых ископаемых» — тех же латимерий. Патрик Лоренти, эволюционный биолог из французского национального научного фонда CNRS, был одним из тех, кто установил, что между целакантами — представителями кистеперых рыб мелового периода — и современными латимериями существуют заметные анатомические различия в размерах, в строении черепа, позвоночника и других морфологических элементах. И главное, темпы изменения генома вполне сравнимы с изменениями в ДНК существ, претерпевших в ходе эволюции радикальные метаморфозы.

Щитни — небольшие пресноводные ракообразные подотряда Notostraca — впервые появились на Земле приблизительно 265 млн лет назад и с тех пор сохранили свой внешний вид в неизменности. Однако предположение об остановившейся эволюции не сработало и здесь. Исследователи из Университета британского города Гулль секвенировали несколько генов из ДНК около 270 особей ныне живущих щитней.

В результате этой работы выяснилось, что щитни образуют на сегодня не 11, как считалось ранее, а 38 отдельных видов, причем эти виды относятся к двум разным ветвям, разделившимся еще в юрском периоде — около 184 млн лет назад. При этом активное видообразование и соответствующие ему изменения в геноме происходили регулярно, не затрагивая базовую морфологию.

Тихое местечко и тонкая настройка

Но если эволюция регулярно вносит пусть не сразу заметные, но постоянные конструктивные изменения, отчего же возникает феномен «живых ископаемых»? Чтобы проиллюстрировать этот механизм, обратимся к человеческой истории. Большие миграции вроде Великого переселения народов, образование государств и империй, распространение мировых религий — все это приводило к перемешиванию этносов и постоянному изменению образа жизни людей от поколения к поколению.

Но известны случаи, когда в результате макропроцессов какое-нибудь отдельное племя оказывалось на отдаленном острове, или в глубине джунглей, или в других условиях, приводивших к изолированному существованию, но не очень способствовавших развитию цивилизации. И пока где-то прокладывались железные дороги, строились современные города, поднимались в небо самолеты, изолированное племя продолжало жить так, как жили его предки, возможно, тысячи лет назад.



Примерно то же самое, только в других временных масштабах, происходило в истории живой природы. Предки большинства «живых ископаемых» относились в далеком прошлом к гораздо более обширным родственным группам существ. Эта многочисленная в прошлом родня, попав под топор естественного отбора, либо приспосабливалась к изменившимся условиям, постепенно преображаясь до неузнаваемости, либо вымирала, превращаясь в тупиковые ветви.

И только небольшая часть группы по воле обстоятельств становилась палеоэндемической. Она попадала в условия, которые, во-первых, практически не изменялись с течением миллионов лет, а потому не требовали радикального приспособления, а во-вторых, изолировали эту популяцию от естественных врагов. В этих эволюционных лабораториях генетические часы шли с той же скоростью, однако естественному отбору не оставалось ничего другого, как заниматься тонкой подстройкой некогда сложившейся морфологии.

Библия и рок-н-ролл

С феноменом «живых ископаемых» тесно связаны и некоторые другие палеонтологические феномены. «Эффект Лазаря» назван по имени библейского персонажа, воскрешенного Христом. Речь идет о видах, которые, будучи однажды зафиксированными в палеонтологической летописи, затем как бы исчезают на долгое время, а после объявляются («воскресают») снова.

Чаще всего это связано просто с недостаточностью палеонтологических данных: ведь образование окаменелости — это не столько норма, сколько редкий случай, и если для данной эпохи останков какого-либо существа не обнаружено, это не значит, что его не было. Возможно, ему просто «не повезло» оставить следы в окаменелостях, или эти следы до сих пор не найдены. К эффекту Лазаря относят также редкие случаи, когда животное, считавшееся вымершим, вдруг объявляется среди живых.

Классический пример «таксона Лазаря» — обитающая на Южном острове Новой Зеландии нелетающая птица такахе. Останки птицы были обнаружены в середине XIX века, и хотя ее вид не относится к особо древним, в течение 100 лет такахе считали окончательно вымершей. Но воскресение все же последовало. Примерно такая же судьба постигла чакского пекари — шерстистого свиноподобного обитателя Южной Америки.

В 1930 году были обнаружены его кости, причем еще не ставшие окаменелостями, что указывало на сравнительно недавнее исчезновение вида. И лишь 45 лет спустя выяснилось, что никакого исчезновения и не было — просто животное хорошо спряталось от любопытных глаз.

О своего рода научном заблуждении свидетельствует и «эффект Элвиса». Как известно, после преждевременной кончины короля рок-н-ролла находилось немало людей, которые видели Элвиса живым в разных точках Америки и мира. Точно так же разделенных большими временными промежутками существ с очень похожими морфологическими признаками порой принимали за один и тот же биологический вид, переживший эпохи.

Характерный пример можно привести из мира морских беспозвоночных животных, известных как плеченогие, или брахиоподы. В окаменелостях позднего триаса был зафиксирован вид брахиоподов, названный Rhaetina gregaria. За триасом примерно 200 млн лет назад последовало событие, известное как триасовое (или триасско-юрское) вымирание, — оно привело к исчезновению многих видов беспозвоночных.

Однако и в окаменелостях, относившихся к юрскому периоду, обнаружились останки существа, очень схожего с Rhaetina gregaria. Тем не менее дальнейшие исследования показали, что юрский брахиопод — это тот самый «воскресший Элвис», то есть существо, являющееся не потомком триасского плечеголового, а представителем другой ветви, обретшим схожесть в результате конвергентной эволюции — явления, что подарило крылья птицам и летучим мышам, не имеющим никакого близкого родства.

Список существ, переживших как бы в неизменном виде целые геологические эпохи, обширен и включает в себя млекопитающих, рыб, птиц, моллюсков, а также растения и бактерии. Но, как показывают данные науки, ни одно из этих существ не может быть доказательством «остановки эволюции». Просто нам не всегда ведомы ее пути.

Источник