Вопросы главы

1. Действительно ли все живое произошло от единого предка?

2. Почему живые существа настолько разнообразны?

3. Как два английских натуралиста, независимо друг от друга, открыли процесс естественного отбора?

4. Формирует ли естественный отбор поведение живых существ, включая людей?

В 1831 году молодой натуралист по имени Чарльз Дарвин (рис. 1.1) отправился в путешествие на паруснике «Бигль» (Darwin, 1887). В течение пяти лет «Бигль» носил Дарвина по дальним странам и морям, что дало ему возможность наблюдать множество удивительных природных явлений. Хотя другие образованные и ученые мужи уже располагали подобными сведениями, Чарльз Дарвин был первым, кто осознал всю глубину значения увиденного. Первым чудом природы на его пути стали странные создания, обитавшие на Галапагосских островах — архипелаге вулканического происхождения близ побережья Эквадора. Среди изученных Дарвином животных были гигантские черепахи (исп. galapagos — черепаха), по массе в сотни раз превосходящие черепах, населяющих близлежащий Южноамериканский континент. Еще один загадочный факт, отмеченный Дарвином, заключался в том, что на каждом острове обитали свои, уникальные виды гигантских черепах.

Рис. 1.1. Чарльз Дарвин

Острова служили домом и морским игуанам — огромным рептилиям с необычной внешностью, питавшимся тихоокеанскими водорослями, а на пустынных просторах засушливых вулканических земель сухопутные игуаны жили тем, что обгрызали кактусы. Оба вида галапагосских игуан напоминали обычных игуан, живущих в Южной Америке, однако каждый вид имел свою неповторимую морфологию, физиологию и поведение. То же относилось и ко многим другим представителям животного мира, населявшим острова. Дарвин обнаружил большое количество птиц, сходных с материковыми видами, но со своими, присущими лишь им особенностями. Один из видов вьюрков своим поведением напоминал дятла, хотя и не имел длинного острого клюва, позволяющего долбить дерево. Этот вьюрок сохранил общую для его семейства внешность, но изменил свой «репертуар» поведения. Чтобы извлечь личинку насекомого, спрятавшуюся в толще дерева, он тщательно выбирает длинную колючку кактуса или щепку и использует ее как инструмент, проверяя в деревьях все щели до тех пор, пока лакомство не будет насажано на иглу.

Необычные формы жизни Галапагоссов, несмотря на всю их магическую притягательность, были лишь малой частью значительно большей мозаики-головоломки (Darwin, 1968). В Аргентине Дарвин обнаружил кости ископаемого животного — мегатерия. Эти великаны, ростом не уступавшие слонам, не сохранились ни в Южной Америке, ни где-либо еще, но в лесах этого континента все еще можно встретить очень похожих зверушек размерами с игрушечного плюшевого медвежонка — древесных ленивцев. Такой же принцип внешнего подобия существует и между множеством других вымерших ископаемых форм и современными животными. Иногда это сходство очень велико. Фактически некоторые ископаемые были внешне идентичны нынешним животным. В других случаях различия столь огромны, что только эксперт в области скелетной морфологии может найти общие признаки ископаемых и современных видов.

Во время своего пятилетнего плавания «Бигль» доставил Дарвина в Австралию, где все местные млекопитающие принадлежат к сумчатым. В отличие от высших (плацентарных) млекопитающих, у которых питание будущего потомства происходит внутриутробно через специальный гестационный орган — плаценту (Darwin, 1871), сумчатые рождают своих детенышей, когда те еще находятся на ранней стадии развития. Эти малыши, напоминающие эмбрионов, ползут по родительскому животу в поисках тепла и безопасности. Из всего многочисленного приплода лишь немногим счастливчикам удается достичь убежища-сумки, где они могут прикрепиться к соску. Большинство новорожденных сумчатых не добираются до сумки и быстро гибнут. Вне Австралии сумчатые — большая редкость. Самый известный их представитель, живущий рядом с плацентарными млекопитающими, — опоссум.

В Австралии Дарвин обнаружил, что местные плацентарные млекопитающие очень немногочисленны, а сумчатые занимают многие экологические ниши, которые в остальном мире заняты плацентарными (Darwin, 1968). Например, кенгуру занимает нишу, которая в Америке, Африке или Евразии принадлежит антилопам. Тасманский дьявол занимает нишу хищника средних размеров. Огромная вариабельность сумчатых форм в Австралии и резкая ограниченность их видов в других частях планеты подарили Дарвину еще один кусок гигантской мозаики.

Но в Австралии Дарвина ожидал еще более странный феномен. Два местных вида (утконос и ехидна) были однопроходными (яйцекладущими млекопитающими). В то время как сумчатые были редкостью за пределами Австралии и окружающих ее островов, однопроходные отсутствовали вообще. Сумчатые, хотя и редко, но встречались и в других частях света, а теплокровных, покрытых мехом четвероногих, откладывающих яйца, можно было найти только в Австралии. Двуногие теплокровные яйцекладущие существуют везде и в большом количестве, но они не похожи на однопроходных (клюв утконоса лишь внешне напоминает клюв некоторых водяных птиц). По физиологии размножения однопроходные более всего схожи с холоднокровными четвероногими представителями класса рептилий. Однопроходные представляют собой совершенно особенный таксономический «мостик». Они указывают на связь между видами не просто внутри рода, семейства или отряда. Их характеристики присущи двум разным классам позвоночных — млекопитающим и рептилиям (Darwin, 1871). Для Дарвина это оказалось очень важным кусочком мозаики.

Дед Чарльза Дарвина, Эразм Дарвин, полагал, что все живое связано общим происхождением от единого предка-организма (Darwin, 1887). Одним из аргументов в пользу этой идеи могло бы стать существование переходных форм на каждом из таксономических уровней. Фауна Галапагосс, так похожая на материковые виды, но в то же время имеющая столь странные особенности, подтверждает теорию образования новых видов от общего предка. Сходство между ископаемыми гигантскими ленивцами и ныне живущими древесными ленивцами свидетельствует в пользу предположения, что многие переходные формы вымерли, оставив о себе память лишь в виде ископаемых останков. Однопроходные показывают нам, какими были переходные формы между рептилиями и млекопитающими, а сумчатые представляют собой переход от однопроходных к плацентарным млекопитающим. Очень похожие экологические ниши занимают в Южной Америке, на Галапагоссах и в Австралии совершенно разные живые существа. Все это стало подтверждением теории, начало которой положил Эразм Дарвин.

Согласно ей, для того чтобы лучше адаптироваться к среде, организмы со временем изменяются. Что не удалось сделать деду знаменитого натуралиста — это предложить механизм, объясняющий, как происходят такие адаптивные изменения. Это стало судьбой его внука Чарльза, который первым объяснил происхождение бесчисленного множества жизненных форм планеты, включая нас с вами.

Вернувшись на родину в Англию, Чарльз Дарвин нашел недостающие детали мозаики (Darwin, 1887). Прогрессирующие изменения одних организмов и их превращение в совершенно другие — феномен, не уникальный для естественной среды. Многие соотечественники Дарвина добились впечатляющих успехов в выведении разнообразных растений и домашних животных с четко определенными характеристиками. Их техника, называемая селекцией (отбором), заключалась просто-напросто в сохранении и разведении только тех экземпляров животных или растений, у которых присутствовали определенные желательные свойства. В результате многократного повторения таких действий дикий рогатый скот трансформировался в ходячие фабрики по производству молока с гигантским, раздувшимся выменем; волки превратились в пуделей и коккер-спаниелей. Механизмом, лежащим в основе этих изменений, был процесс отбора, осуществляемый человеком целенаправленно и сознательно. Дарвин увидел, что изменения организмов в природе — результат совсем другого селективного процесса.