Величайшее Шоу на Земле: свидетельства эволюции.
Шрифт:
Затем, около земноводной стороны пробела, приблизительно 20 миллионов лет спустя, на границе между девонским и каменноугольным периодом, большое оживление было вызвано в 1932 году открытием на острове Гренландия ихтиостеги. Между прочим, не заблуждайтесь мыслями о холоде и льде. Гренландия в дни ихтиостеги была на экваторе. Ихтиостега была впервые реконструирована шведским палеонтологом Эриком Ярвиком в 1955 году, и снова он изобразил ее как более близкую к обитателям суши, чем это делают современные эксперты. Последняя реконструкция Пера Альберга из старинного университета Ярвика в Уппсале, помещает ихтиостегу преимущественно в воду, хотя она, вероятно, совершала время от времени рейды на сушу. Однако она больше походила на гигантскую саламандру, чем на рыбу, и у нее была плоская голова, характерная для амфибий. В отличие от всех современных тетрапод, которые имеют по пять пальцев на руках и ногах (по крайней мере в зародыше, хотя их могут потерять некоторые взрослые особи), у ихтиостеги было по семь пальцев. Кажется, что ранние тетраподы обладали большей свободой «экспериментировать» с количеством пальцев, отличным от того, которое мы имеем сегодня. Предположительно в некоторой точке эмбриологические процессы зафиксировались на пяти пальцах, и сделанный шаг был трудно обратим. Хотя стоит признать, не так уж и необратим. Существуют отдельные кошки, и даже люди, которые имеют шесть пальцев. Эти дополнительные пальцы, вероятно,
Другим захватывающим открытием, также из тропической Гренландии и также датирующийся границей между девоном и каменноугольным периодом, была акантостега. У акантостеги также был плоский, череп земноводного, и подобные тетраподным конечности; но она также отошла, даже еще дальше ихтиостеги, от того, что мы считаем пятипалым стандартом. У нее было восемь пальцев. Ученые, внесшие максимальный вклад в эти наше знания, Дженни Клэк и Майкл Коутс из Кембриджского университета, полагают, что, как и ихтиостега, акантостега была в значительной степени водным обитателем, но у нее были легкие, и ее конечности сильно предполагают, что она могла при необходимости находится на суше, так же как в воде. Опять же, она выглядела довольно похожей на гигантскую саламандру. Возвращаясь назад, к рыбьей стороне водораздела, Panderichthys из позднего девона также немного более подобен амфибии, и слегка менее подобен рыбе, чем Eusthenopteron. Но если бы вы увидели его, вы бы наверняка назвали его рыбой, а не саламандрой.
Таким образом, у нас остается разрыв между Panderichthys, рыбой, подобной амфибии, и акантостегой, амфибией, подобной рыбе. Где «недостающее звено» между ними? Команда ученых из Университета Пенсильвании, включая Нила Шубина и Эдварда Дэешлера, намерились найти его. Шубин сделал их поиски основанием для восхитительного ряда размышлений о человеческой эволюции в своей книге «Внутренняя рыба». Они специально продумали то, где могло бы быть лучшее место для поиска, и тщательно выбрали скалистую область точно конца девонского периода в канадской Арктике. Они нашли золотой зоологический самородок. Тикталик! Имя, о котором никогда не забудут. Оно происходит от слова из лексикона инуитов обозначающее больших пресноводных рыб. Что касается видового имени, roseae, позвольте мне рассказать предостерегающую историю против меня самого. Когда я впервые услышал название и увидел фотографии, похожие на те, что воспроизведены на цветной странице 10, на ум немедленно пришел девонский «Старый Красный Песчаник», цвет давшего ему имя графства Девоншир, цвет Петры («Красно-розовый город, почти такой же старый, как само время»). Увы, я был совершенно неправ. Фотография преувеличивает розоватый оттенок. Название было выбрано в честь спонсора, который помогал финансировать экспедицию в Арктику девона. Мне выпала такая честь, чтобы доктор Дэшлер показал мне тиктаалика, Tiktaalik roseae, когда я обедал с ним в Филадельфии, вскоре после его открытия, и вечный зоолог во мне — или, возможно, моя внутренняя рыба — потерял дар речи. Мне представилось, что через розовые очки я смотрел в лицо своему прямому предку. Как бы это не было нереалистично, это не-столь-розово-красное ископаемое было на сколько близко, насколько я вообще мог приблизиться к настоящему мертвому предку, почти такому же старому как время.
Если бы вы встретили реального живого тиктаалика, лицом к лицу, вы бы отшатнулись, как будто вам угрожает крокодил, именно его напоминает его морда. Голова крокодила на туловище саламандры, приложенная к задней части и хвосту рыбы. В отличие от рыб, у тикталика была шея. Он мог поворачивать голову. Почти в каждой детали, тикталик — совершенное недостающее звено — совершенное, потому что оно почти точно делит различия между рыбами и амфибиями, и совершенное, потому что оно больше не недостающее. У нас есть это ископаемое. Вы можете увидеть его, коснуться его, попытаться оценить ее возраст — и потерпеть неудачу.
Переход из воды на сушу положил начало значительной модернизации каждого аспекта жизни, от дыхания до размножения: это была длинная трасса через биологическое пространство Однако с почти бессмысленным, казалось бы, упрямством, большое количество законченно наземных животных позже вернулось, отказываясь от своего с трудом заработанного наземного переоснащения, и снова двинулось толпой назад в воду. Тюлени и морские львы прошли лишь часть пути назад. Они демонстрируют нам, на что могли быть похожи промежуточные виды на пути к крайним случаям, таким как киты и дюгони. Киты (включая маленьких китов, которых мы называем дельфинами), и дюгони со своими близкими кузенами ламантинами перестали быть наземными существами и вернулись к полностью морскому образу жизни своих далеких предков. Они не выходят на берег даже для размножения. Однако они все еще дышат воздухом, совсем не развив ничего аналогичного жабрам своих более древних морских прародителей. Другие животные, возвращающиеся с суши в воду, по крайней мере на некоторое время — это прудовики, водяные пауки, жуки плавунцы, крокодилы, выдры, морские змеи, водяные землеройки, галапагосские нелетающие бакланы, галапагосские морские игуаны, водяные опоссумы (водные сумчатые из Южной Америки), утконосы, пингвины и черепахи.
Киты длительный период были загадкой, но недавно наше знание эволюции кита стало довольно богатым. Молекулярные генетические свидетельства (см. Главу 10 относительно природы этого вида свидетельств) показывают, что самые близкие живущие кузены китов — гиппопотамы, затем свиньи, затем жвачные животные. Еще более удивительно, но молекулярные свидетельства указывают, что гиппопотамы более близкие родственники китам, чем парнокопытным животным (таким как свиньи и жвачные), внешне более похожим на них. Это — другой пример несоответствия, которое может иногда возникать между близостью родства и степенью физического подобия. Мы отмечали это выше в отношении рыб, являющихся более близкими кузенами нам, чем другим рыбам. В том случае аномалия возникала потому, что наша линия покинула воду ради суши, и, следовательно, совершила эволюционный рывок, оставив наших близких рыбьих кузенов, двоякодышащих, и целакантов, напоминающих наших более отдаленных рыбьих кузенов, потому что все они остались в воде. Теперь мы встречаем тот же феномен снова, но в обратную сторону. Гиппопотамы остались, по крайней мере частично,
на суше, и поэтому все еще напоминают своих более отдаленных наземных кузенов, жвачных, в то время как их более близкие кузены, киты, унеслись в море и изменились настолько радикально, что их связи с гиппопотамами ускользнули от всех биологов, кроме молекулярных генетиков. Как и в ситуации, когда их отдаленные рыбьи предки сначала шли в противоположном направлении, что было немного похоже на полет в космос, или по крайней мере на запуск воздушного шара, так же предки китов поплыли, освобожденные от ограничительного бремени силы тяжести, и отшвартовались от суши.В то же время некогда довольно скудная ископаемая летопись эволюции китов была убедительно заполнена, главным образом новым потоком находок из Пакистана. Однако история ископаемых китов так хорошо изложена в других новых книгах, например, книге «Эволюция: Что Говорят Ископаемые и Почему это важно» Дональда Протеро, и более поздней «Почему Эволюция является правдой» Джерри Койна, что я решил не охватывать здесь те же детали. Вместо этого я ограничился одной диаграммой (снизу), взятой из книги Протеро, показывающей ряд ископаемых, упорядоченных во времени. Обратите внимание на тщательность, с которой изображен рисунок. Соблазнительно, и более ранние книги имели обыкновение делать это, рисовать ряд ископаемых со стрелками от старших к молодым. Но никто не может сказать, например, что амбулоцетус произошел от пакицетуса. Или что базилозавр произошел от родоцетуса. Вместо этого диаграмма придерживается более осторожной политики, предполагая, например, что киты происходят от современника амбулоцетуса, который, вероятно, бы достаточно похож на амбулоцетуса (и, возможно, даже был амбулоцетусом). Изображенные ископаемые представляют различные стадии эволюции китов. Среди изменений, проявившихся в изящном каскаде, постепенное исчезновение задних конечностей, трансформация передних конечностей из ног для ходьбы в плавники для плавания и уплощение хвоста в хвостовой плавник.
Это все, что я собираюсь сказать об ископаемой истории китов, потому что она так хорошо изложена в упомянутых мною книгах. Другая, менее многочисленная и разнообразная, но также полностью водная группа морских млекопитающих, сирены — дюгони и ламантины — не столь хорошо задокументирована в ископаемой летописи, но одно исключительно красивое «недостающее звено» было недавно обнаружено. Пезосирена, ископаемый «ходячий ламантин» с Ямайки, является приблизительным современником амбулоцетуса, эоценового «ходячего кита». Он в значительной степени похож на ламантина или дюгоня, за исключением того, что у него есть настоящие ноги для ходьбы, и сзади, и спереди, тогда как у тех плавники спереди, а сзади вообще нет конечностей. На рисунке напротив показан современный скелет дюгоня выше, пезосирены ниже.
Совсем как киты родственны гиппопотамам, так же сирены родственны слонам, что подтверждается множеством свидетельств, включая самые важные молекулярные данные. Однако пезосирена, вероятно, жила подобно гиппопотаму, проводя большую часть своего времени в воде и используя свои ноги для ходьбы по дну, а не только для плавания. Ее череп — явно череп сирены. Пезосирена может быть, а может не быть подлинным предком современных ламантинов и дюгоней, но она, определенно, превосходный претендент на эту роль.
Эта книга почти вышла в печать, когда поступили захватывающие новости из журнала Nature о новом ископаемом из канадской Арктики, разрекламированной как пробел в родословной современных тюленей, морских львов и моржей (обобщенно «ластоногих»). Единственный скелет, укомплектованный приблизительно на 65 процентов, Puijila darwini датировался ранней миоценовой эпохой (приблизительно 20 миллионов лет назад). Это достаточно недавно, чтобы карта мира была почти такая же как сегодня. Таким образом, этот ранний тюлень/морской лев (они тогда еще не разошлись) был арктическим животным, жителем холодных вод. Данные свидетельствуют, что он жил и ловил рыбу в пресной воде (как большинство выдр, кроме знаменитых морских выдр Калифорнии), а не в море (как большинство современных тюленей, кроме знаменитого тюленя Озера Байкал). У Puijila были не плавники, а перепончатые лапы. На суше он, вероятно, бегал как собака (очень непохоже на современных ластоногих), но проводил большую часть своего времени в воде, где плавал как собака, стилем, непохожим на любой из двух стилей, принятых соответственно у современных тюленей и морских львов. Puijila четко покрывает пропасть между сушей и водой в родословной ластоногих. Он является еще одним восхитительным дополнением к нашему растущему списку «звеньев», уже не являющихся недостающими.
Теперь я хочу обратиться к другой группе животных, которые возвратились с суши в воду: особо интригующему примеру, поскольку некоторые из них во второй раз, позже повернули этот процесс вспять и вернулись на сушу! Морские черепахи в одном важном аспекте в не столь полной мере вернулись к воде, как киты или дюгони, поскольку они все еще откладывают свои яйца на пляжах. Как все позвоночные, возвратившиеся в воду, черепахи не перестали дышать воздухом, но в этой области некоторые из них превзошли китов. Эти черепахи получают дополнительный кислород из воды благодаря паре камер в их задней части, обильно снабженных кровеносными сосудами. Одна австралийская речная черепаха на самом деле получает большую часть своего кислорода, дыша (как австралиец мог бы сказать не смущаясь) через задницу. Прежде чем продолжить, я не могу избежать скучного вопроса терминологии и прискорбного наблюдения Джорджа Бернарда Шоу, что «Англия и Америка — две страны, разделенные общим языком.» В британской терминологии, сухопутные черепахи (turtles) живут в море, сухопутные черепахи (tortoises) живут на суше, а пресноводные черепахи (terrapins) живут в пресной или солоноватой воде. В Америке все эти животные являются «черепахами» (turtles), не важно, живут ли они на суше или в воде. «Наземная сухопутная черепаха» (land turtle) звучит странно для меня, но не для американца, для которого сухопутные черепахи — подмножество тех черепах (turtles), которые живут на суше. Некоторые американцы используют «сухопутная черепаха» (tortoise) в строгом таксономическом смысле, говоря о Testudinidae, что является научным названием современных сухопутных черепах. В Британии мы были бы склонны назвать любых живущих на суше черепах tortoise, являются ли они членами семейства Testudinidae или нет (как мы увидим, есть ископаемые «морские черепахи» (tortoises), которые жили на суше, но не являлись представителями Testudinidae). В последующем я попытаюсь избежать путаницы, сделав поправку для читателей в Британии и Америке (и в Австралии, где оно используется еще по-другому), но это трудно. В терминологии, мягко говоря, беспорядок. Зоологи используют термин «chelonians» для всех этих животных, сухопутных, морских и пресноводных черепах, на каком бы диалекте английского языка мы ни говорили.