Чтение онлайн

Животные, занимающие схожие ниши в разных частях света, как правило, похожи друг на друга. Морские птицы Южного полушария, загребающие воду лапами, ныряющие за рыбой и перемещающиеся под водой при помощи своих крыльев (пингвины), имеют общие черты с морскими птицами Северного полушария, загребающими воду лапами, ныряющими за рыбой и перемещающимися под водой при помощи своих крыльев (кайры и гагарки). Млекопитающие, постоянно обитающие в воде, плавающие с большой скоростью и добывающие рыбу (дельфины), похожи на хищных рыб, ведущих такой же образ жизни, хотя и не являются рыбами. Вымершие ихтиозавры также походили на дельфинов и на хищных рыб, потому что вели схожий образ жизни, даже несмотря на то, что были пресмыкающимися (их название переводится как «рыба-ящерица»).

Таким образом, разные группы животных, обитающие в схожих условиях, уподобляются друг другу, даже не будучи близкими родственниками. Биологи называют такой эволюционный процесс сближения «конвергенцией», то есть «схождением», потому что разные животные обретают примерно одну и ту же форму тела независимо друг от друга, не наследуя признаки от своих общих предков.

Эволюция не прекращается ни на мгновение, она происходит всегда, хотя и не стремится к какой-то цели; это пассивная реакция на естественный отбор, который также не прекращается ни на мгновение. Люди никоим образом не являются «венцом творения», хотя некогда это было общепринятым мнением. У эволюции нет «венца», нет конечной точки, она продолжается всегда. Нас даже нельзя назвать самым совершенным видом современности, эволюция которого заняла больше всего времени. Каждый ныне существующий вид эволюционировал столько же времени, сколько и мы (начиная с момента появления жизни на планете), и все существующие ныне виды в равной степени выиграли борьбу за существование.

Время от времени ученые находят окаменелые останки предков некоторых современных видов (например, папоротников, акул или крокодилов), которые, как кажется, ничуть не изменились за прошедшие миллионы лет. Распространено даже мнение, что это своего рода примитивные формы жизни, застывшие во времени. Но эволюция определяет не только внешние черты животных или растений, она меняет и внутренние органы, а также их функции. Со временем меняется даже биохимический состав организма. То, что современные животные или растения выглядят примерно так же, как и их предки, обитавшие миллионы лет назад, еще не значит, что эволюция обошла их стороной. Любой садовник скажет, что папоротники очень устойчивы ко многим болезням и вредителям, обладая прекрасной химической защитой. Вполне вероятно, что у их предков не было такой защиты. За миллионы лет внутренние защитные механизмы папоротников могли очень сильно измениться, чего не скажешь об их внешней форме. Акулы также страдают лишь от некоторых заболеваний, как и крокодилы, раны которых на удивление быстро затягиваются в грязной воде. Сейчас медики даже пытаются найти особые вещества в крови этих животных, сражающиеся с бактериями и уничтожающие их подобно пенициллину.

Нельзя также утверждать, что современные виды в чем-то превосходят виды, жившие в прошлом. Каждый вид приспособлен к своей специфической среде обитания, поэтому мнение о том, что вымершие виды были лишь «переходным звеном» к современным, ошибочно. Для примера возьмем людей, живших 10 000 лет назад. Да, у них не были развиты технологии, у них было накоплено меньше знаний, они не могли похвастаться достижениями в области медицины или строительства, но, прежде чем называть их «примитивными», подумайте, каким мир будет через 10 000 лет. Люди будущего будут обладать знаниями и способностями, какие нам даже не снились. Станут ли они называть нас всего лишь «переходным звеном» от каменного века к их современности? Не думаю. Мы не существуем для того, чтобы проложить дорогу будущим поколениям. Мы реагируем на современные условия и пытаемся выжить, как можем, в окружающих условиях. То же самое происходит и в процессе эволюции. Каждый вид приспособлен к своему времени. Время это может быть коротким или долгим, но сам факт существования вида говорит о том, что он все-таки победил в борьбе за существование. Вспомним, для того чтобы появилась птица дронт, потребовалось три с половиной миллиарда лет. Птицы этого вида были прекрасно приспособлены для условий острова Маврикий в Индийском океане и вымерли только после того, как европейцы завезли туда виды животных со своего континента, к сосуществованию с которым дронт оказался неприспособлен. Это все равно что выпустить стаю львов в местном торговом центре – мы тоже окажемся неприспособленными для существования в новых условиях (дронты гнездились прямо на земле, и завезенные моряками свиньи быстро пожрали их яйца).

Без вмешательства человека дронт, возможно, выжил бы и существовал по сей день. Но что значит «выжить»? Ответ на этот вопрос тоже неоднозначен. Ни один вид из обитавших на планете 400 миллионов лет назад сегодня не существует, но если бы все они вымерли, то никакой жизни сегодня не было бы. Виды исчезают по двум причинам: либо численность их представителей постепенно сокращается, пока не умрет самый последний (классический пример вымирания), либо вид постепенно эволюционирует и становится непохожим на своего дальнего предка. Примерно 4 миллиона лет назад в Африке обитал один вид, представители которого покинули ветви деревьев и принялись расхаживать по саванне. Сейчас этого вида не существует (если бы такое существо встретилось нам на улице, мы бы сразу поняли, что перед нами нечто непохожее на то, что мы видели до сих пор), но нельзя и сказать, что этот вид вымер. Как и многие другие виды, он выжил благодаря тому, что изменил свой облик, приспособившись к современным условиям. А теперь речь пойдет о его потомках.

Человек, продемонстрировавший такую удивительную способность к приспособлению, произошел от первых позвоночных. Это были бесчелюстные рыбы, фильтровавшие ил и появившиеся в древних морях более 500 миллионов лет назад. Бесчелюстные миксины и миноги (похожие на угрей, но с круглым ртом-присоской) существуют и в наше время, но они мало походят на своих древних бесчелюстных предков.

Твердая струна, идущая вдоль спины первых позвоночных, строго говоря, представляла собой не кость, а хорду – трубку из жесткой мембраны, заполненную жидкостью под давлением. Первые рыбы с костями появились лишь 100 миллионов лет спустя. Ученые так и называют их «костными», отличая их от акул и скатов, скелет которых состоит в основном из более мягкого хряща, который хорошо разгрызают хищные животные. Большинство же современных рыб – костные.

До появления рыб беспозвоночные имели ряд приспособлений для поддержки своего тела. Кольчатые черви, например, поддерживают постоянную форму тела, регулируя давление внутренней жидкости слоями мышц под кожей. У ракообразных имеется внешний скелет – своего рода броня, к которой изнутри прикреплены мышцы. У рыб же мышцы крепятся к внутреннему жесткому скелету.

Мышцы – это всего лишь группы клеток, которые в процессе эволюции приобрели способность сокращаться. Сокращаясь, мышца приближают ту структуру, что прикреплена к ее концу, и это единственная ее работа. Самостоятельно растягиваться и толкать что-либо она не умеет. В этом отношении мышцы можно сравнить с веревками, с помощью которых можно тянуть тяжелые объекты, но толкать эти объекты нельзя. Для того чтобы вернуть скелет позвоночного животного в исходное положение, мышцы должны работать парами: одна группа мышц сокращается с одной стороны центральной твердой струны, сгибая ее в одном направлении, другая сокращается с другой стороны, сгибая струну в другом направлении. Когда сокращается одна группа мышц, другая отдыхает и растягивается, подготавливаясь к последующему сокращению. Этот принцип сохранился и получил дальнейшее развитие во всех последующих поколениях позвоночных животных (особенно после того, как они покинули воду), но у древних рыб он прежде всего обеспечивал S-образное сгибание тела, благодаря чему они перемещались в воде, то есть плавали.

Рыба плавает, сгибая тело в противоположные стороны и отталкиваясь от воды боками. Это похоже на свободную с одного конца веревку, которую трясут так, чтобы она изгибалась из стороны в сторону. Для такого движения у животного должны по очереди сокращаться группы мышц, расположенные с противоположных сторон позвоночника. Вода поддерживает тело рыбы в вертикальном положении, так что единственная функция позвоночника – это не дать рыбе изогнуться подковой или сложиться пополам, когда сократятся мышцы с одной стороны тела. На этой стадии эволюции центральная струна тела была довольно слабой и исполняла роль опоры для мышц совершавших волнообразные движения. Древние рыбы плыли вперед исключительно благодаря волнообразным движениям, но движения рыб не были особенно точными, да и положение в пространстве не отличалось устойчивостью, ведь они могли легко перевернуться. Вскоре у рыб появились новые приспособления для передвижения и для сохранения равновесия, а именно плавники, и некоторые из них впоследствии преобразились в руки и ноги.

У древних бесчелюстных рыб плавники располагались вдоль срединной линии. Ученые предполагают, что у некоторых рыб вдоль всего тела по бокам шли непрерывные складки кожи. Со временем эти складки сократились до одной пары плавников у переднего края и одной пары плавников у заднего края.

Рисунок, изображающий, как складки кожи древних бесчелюстных рыб могли превратиться в две пары плавников.

Даже в наши дни у современных рыб, разнообразные плавники которых могут располагаться на спине, в нижней части тела и на хвосте, сохраняется только по два вида парных плавников – грудные спереди и брюшные сзади (хотя у некоторых видов рыб брюшные плавники «переместились» вперед и теперь находятся ниже и спереди от грудных плавников). Современные рыбы используют парные плавники в качестве тормоза или для совершения медленных движений. Именно из-за того, что продольные складки кожи сократились до двух пар плавников, у всех других позвоночных, включая нас, имеются две пары конечностей – передние и задние. От этих парных плавников в процессе эволюции произошли наши руки и ноги; они начинают формироваться еще у маленького зародыша не более 5 мм длиной и представляют собой поначалу по две полукруглые складки с обеих сторон тела. Если бы у древних рыб сформировалось три пары плавников, то сейчас бы у нас было шесть конечностей, но четырех оказалось достаточно для того, чтобы придать древним рыбам равновесие – одна пара перед центром тяжести и одна пара позади него.

К тому времени, как образовались грудные и брюшные плавники, естественный отбор привел также к значительным изменениям в передней части многих рыб. Внутри головы, сформированной у древних рыб внешними костяными пластинами, начали формироваться челюсти. У самых древних рыб, как и у современных акул, с обеих сторон головы располагались ряды жаберных щелей. Между этими щелями кожу в растянутом состоянии поддерживали косточки, называемые жаберными дугами. Со временем первая дуга в каждом ряду постепенно растягивалась вдоль рта, до этого представлявшего собой простое отверстие. Благодаря этим костям рот обретал форму, и так появились первые челюсти.

Одна из реконструкций процесса превращения жаберных дуг в челюсти.

Благодаря такому приспособлению рыбы получили возможность питаться более твердой пищей, захватывая и удерживая ее ртом. До этого они питались мелким планктоном, процеживая его из воды. Скорее всего, это преимущество и позволило закрепиться такому ярко отличительному признаку. После этого произошло еще одно важное изменение: у части пластин, располагавшихся вокруг рта, начали формироваться острые зазубренные края, позволявшие еще крепче удерживать добычу. Так в ходе естественного отбора из пластин, в придачу к недавно образовавшимся челюстям, сформировались зубы.