Самое грандиозное шоу на Земле: доказательства эволюции

И здесь у нас есть интересное расхождение во мнениях. Авторы работы, которая представила миру Odontochelys, Ли, Ву, Риппель, Вонг и Жао (для краткости я назову их китайскими авторами, хотя Риппель не китаец), считают, что их животное действительно было на полпути к обзаведению панцирем. Другие оспаривают претензию Odontochelys, доказывая, что панцирь эволюционировал в воде. В Nature есть замечательный обычай заказывать другим экспертам, не авторам, написать комментарии на более интересные статьи недели, которые они публикуют в разделе, названном "Новости и Обзоры". Комментаторами в "Новостях и обзорах" по работе над Odontochelys были два канадских биолога, Роберт Рейш и Джейсон Хед, и они предлагают альтернативную интерпретацию. Возможно, целый панцирь эволюционировал еще на суше, прежде чем предки Odontochelys вернулись в воду. И, возможно, Odontochelys потерял свой щит после возвращения в воду. Рейш и Хед указывают, что некоторые из сегодняшних морских черепах, например гигантская кожистая черепаха, потеряли или очень уменьшили щит, таким образом, их теория весьма правдоподобна.

Я должен отступить от темы, чтобы ответить на вопрос: "Какая польза от половины панциря?" В частности, почему Odontochelys быть покрыт броней снизу, а не сверху? Возможно, потому что опасность угрожала снизу, что означает, что эти существа проводили много времени, плавая около поверхности - и конечно, они должны были выныривать на поверхность для дыхания. Акулы сегодня часто нападают снизу, акулы должны были быть угрожающей, важной частью мира Odontochelys, и нет никакой причины полагать, что их охотничьи привычки были другими в те времена. Как параллельный пример, одно из самых удивительных достижений эволюции, дополнительная пара глаз у рыбы Bathylychnops (см. выше), вероятно предназначенная для обнаружения хищников, нападающих снизу. Основной глаз смотрит в сторону, как у любой обычной рыбы. Но у каждого из этих двух основных глаз есть небольшой дополнительный глаз, укомплектованный линзой и сетчаткой и прикрепленный снизу. Если Bathylychnops может взять на себя труд (Вы знаете, что я имею в виду, не будьте педантичны) вырастить целую дополнительную пару глаз, по-видимому, чтобы высматривать нападения, исходящие снизу, кажется весьма вероятным, что Odontochelys мог бы вырастить броню, предназначенную отражать нападений с той же стороны. Пластрон, брюшной щит, вполне уместен. И если Вы хотите сказать, "да, но почему бы не иметь щит также сверху, просто для дополнительной безопасности", то ответ прост. Панцири тяжелы и громоздки, их дорого выращивать и дорого носить. В эволюции всегда есть компромиссы. У сухопутных черепах компромисс останавливается на том, что благоприятствует крепкой, тяжелой броне, как сверху, так и снизу. Для многих морских черепах баланс благоприятствует крепкому пластрону снизу, но более легкой броне сверху. И предположение, что Odontochelys просто продолжил эту тенденцию немного дальше, является правдоподобным.

Дополнительный глаз Бэзиликнопса

С другой стороны, если китайские авторы окажутся правы, что Odontochelys был на пути к эволюции полного панциря, и что панцирь эволюционировал в воде, то из этого, похоже, следует, что современные сухопутные черепахи, имеющие весьма развитые панцири, происходят от водных черепах. Это, как мы увидим, возможно, правда. Но это замечательно, потому что означает, что нынешние сухопутные черепахи представляют собой вторую миграцию из воды на сушу. Никто никогда не заявлял, чтобы какие-нибудь киты или дюгони возвращались на сушу после завоевания воды. Альтернативная история для сухопутных черепах такая, что они были на суше все время и у них независимо эволюционно возник панцирь, параллельно со своими водными кузенами. Это не значит, что такое невозможно; но, выходит так, что у нас есть серьезное основание полагать, что морские черепахи действительно вернулись на сушу во второй раз, став сухопутными черепахами.

Генеалогическое дерево черепах

ОБОЗНАЧЕНИЕ: жирный = сухопутные; нормальный = морские

Если вы возьмете генеалогическое дерево всех современных черепах, базируемое на основе молекулярных и других сравнений, почти все ветви являются водными (обычный шрифт). Сухопутные черепахи представлены жирным шрифтом, и вы можете видеть, что сегодняшние сухопутные черепахи являются одной ветвью Testudinidae, глубоко укорененной среди богатых разветвлений в остальном водных черепах. Все их близкие родственники являются водными. Современных сухопутные черепахи - одна ветвь на кустарнике в остальном сугубо водных черепах. Их водные предки повернули и гурьбой двинулись назад на сушу. Этот факт согласуется с гипотезой, что панцирь эволюционировал в воде у существа подобного Odontochelys. Но у нас есть еще одна трудность. Если вы посмотрите на семейное дерево, вы заметите, что, в дополнение к Testudinidae (все современные сухопутные черепахи) существует два ископаемых рода, полностью закрытых панцирем животных, под названиями Proganochelys и Palaeochersis. Они нарисованы как сухопутные, по причинам к которым мы придем к в следующем параграфе. Они находятся вне ветвей, представляющих водных черепах. Казалось бы, эти два рода издревле сухопутные.

До того, как был обнаружен Odontochelys, эти два ископаемых были старейшими из известных черепах. Как и Odontochelys они жили в конце триаса, но приблизительно на 15 миллионов лет позднее, чем Odontochelys. Некоторые авторы реконструировали их живущими в пресной воде, однако последние данные свидетельствуют об их сухопутности, как показывает жирный шрифт на диаграмме. Вы можете спросить, как мы можем говорить об ископаемых животных, особенно, если найдены только фрагменты, жили ли они на суше или в воде. Иногда это довольно очевидно. Ихтиозавры были рептилиями-современниками динозавров, с плавниками и обтекаемыми телами. Ископаемые выглядят как дельфины, и они, безусловно, жили как дельфины, в воде. С черепахами это менее очевидно. Как и следовало ожидать, больше всего их выдают конечности. Ласты довольно сильно отличаются от ног для хождения. Уолтер Джойс и Жак Готье из Йельского университета взяли этот интуитивно понятный момент и представили цифры в его поддержку. Они провели три ключевых измерения в костях кисти и передних конечностей семидесяти одного вида ныне живущих черепах. Я преодолею искушение разъяснить их элегантные расчеты, но их вывод был ясен. Эти животные имели ноги для ходьбы, а не ласты. В британском варианте английского языка они были сухопутными черепахами "tortoises", а не морскими черепахами "tortoises". Они жили на суше. Они были лишь дальними родственниками современных сухопутных черепах.

Теперь у нас, кажется, есть проблема. Если, как считают авторы работы, описывающей Odontochelys, их ископаемое, имеющее половину панциря, указывает, что панцирь эволюционировал в воде, как мы объясним два рода черепах с полным панцирем на суше 15 миллионов лет спустя? До открытия Odontochelys я, не смущаясь, сказал бы, что Proganochelys и Palaeochersis были представителями жившего на суше предкового типа до возвращения в воду. Панцирь эволюционировал на суше. Некоторые покрытые панцирем сухопутные черепахи возвратились в море, как тюлени, киты и дюгони сделали позже. Другие остались на суше, но вымерли. А затем некоторые морские черепахи возвратились на сушу, чтобы дать начало всем современным сухопутным черепахам. Это то, что я сказал бы - на самом деле, то, о чем я действительно говорил в раннем проекте этой главы, которая предшествовала сообщению о Odontochelys. Но Odontochelys отбрасывает все домыслы. У нас теперь есть три возможности, все одинаково интригующие.

1. Proganochelys и Palaeochersis могли быть сохранившимися сухопутными животными, которые ранее отправили некоторых представителей в море, включая предков Odontochelys. Эта гипотеза предполагала бы, что панцирь рано эволюционировал на суше, а Odontochelys потерял спинной щит в воде, сохранив брюшной пластрон.

2. Панцирь, возможно, эволюционировал в воде, как полагают китайские авторы, при этом сначала эволюционировал пластрон на животе, а щит на спине эволюционировал позже. В этом случае, как мы расценим Proganochelys и Palaeochersis, живших на суше после того, как Odontochelys со своей половиной панциря жил в воде? Proganochelys и Palaeochersis, возможно, развили панцирь независимо. Но есть другая возможность:

3. Proganochelys и Palaeochersis могли представлять более раннее возвращение из воды на сушу.

Не правда ли, поразительно захватывающая мысль? Мы уже довольно уверены в замечательном факте, что сухопутные черепахи совершили эволюционное повторное возвращение на сушу: сначала капер сухопутных черепах "tortoises" вернулся к водному окружению своих еще более ранних рыбьих предков, став морскими черепахами, затем снова вернулся на сушу, как новое воплощение сухопутных черепах, Testudinidae. Это то, о чем мы знаем, или в чем почти уверены. Но теперь мы мужественно встречаем дополнительное предположение, что это повторное возвращение случилось дважды! Не только чтобы породить современных сухопутных черепах, но и намного раньше, чтобы дать начало Proganochelys и Palaeochersis в триасовом периоде.

В другой книге я охарактеризовал ДНК как "Генетическую Книгу Мертвых". Исходя из того, как работает естественной отбор, в некотором смысле ДНК животного является текстовым описанием миров, в которых его предки подвергались естественному отбору. Для рыб эта генетическая книга мертвых описывает предковые моря. Для нас и большинства млекопитающих все ранние главы книги касаются моря, а все более поздние - суши. Для китов, дюгоней, морских игуан, пингвинов, тюленей, морских львов и морских черепах есть третий раздел книги, который рассказывает об их эпическом возвращении на испытательный полигон их далекого прошлого, в море. Но для сухопутных черепах, возможно, дважды независимо в двух далеко отстоящих друг от друга случаях есть еще и четвертый раздел книги, посвященный последнему - или не последнему?
– выходу опять на сушу. Может ли быть другое животное, для которого эта генетическая книга мертвых - такой палимпсест многократных эволюционных обратных разворотов? Как слово на прощанье, меня не может не интересовать вопрос о пресноводных и живущих в солоноватой воде формах ("водяных черепах"), являющихся близкими кузенами сухопутных черепах. Двигались ли их предки прямо из моря в солоноватую, а затем пресную воду? Представляют ли они промежуточную стадию на пути из моря назад на сушу? Или возможно, что они представляют еще одно повторное возвращение в воду от предков, которые были современными сухопутными черепахами? Курсировали ли черепахи в течение эволюционного времени назад и вперед между водой и сушей? Мог ли этот палимпсест быть переписан еще более густо, чем я до сих пор предполагал?

ПОСТСКРИПТУМ

19 мая 2009 года, когда я выполнял корректуру этой книги, в научном онлайн журнале PLOS One объявили о "недостающем звене" между лемуроподобными и обезьяноподобными приматами. Названное Darwinius masillae, оно жило 47 миллионов лет назад в тропическом лесу, там, где сейчас находится Германия. Как утверждают авторы, оно является наиболее полным из когда-либо найденных ископаемых останков приматов: не только кости, но и кожа, шерсть, некоторые внутренние органы и его последняя еда. Такие красавцы, как Darwinius masillae, несомненно бывают (см. цветную страницу 9), оно возникло, таща с собой облака ажиотажа, которые затмевают ясное мышление. Согласно Sky News это "восьмое чудо света", "наконец, подтверждает теорию эволюции Чарльза Дарвина". Боже мой! Более-менее нелепый мистицизм "недостающего звена", похоже, ничуть не утратил своей силы.

ГЛАВА 7 ОТСУТСТВУЮЩИЕ ОСОБИ? БОЛЬШЕ НЕ ОТСУТСТВУЮЩИЕ

Обращение Дарвина к эволюции человека в самой известной его работе "Происхождение видов" ограничивалось 10 многообещающими словами: "Свет будет пролит на происхождение человека и на его историю". Такова формулировка в первом издании, на которое я всегда ссылаюсь, если не указано иное. К шестому (и последнему) изданию Дарвин позволил себе вольность, и предложение стало таким: "Много света будет пролито на происхождение человека и на его историю". Мне нравится думать, как его перо замерло над пятым изданием, пока великий человек благоразумно взвешивал, может ли он себе позволить роскошь слова "много". Даже с этим уточнением, предложение содержит умышленную недосказанность.