Рассказ предка. Паломничество к истокам жизни
Шрифт:
Истинный машущий полет, в противоположность пассивному планированию или парашютированию, эволюционировал, судя по всему, четыре раза: у насекомых, птерозавров, летучих мышей и птиц. Парашютирование и планирующий полет различных типов независимо развился, вероятно, не менее ста раз и, возможно, является эволюционным предшественником истинного полета. Он встречается, например, у ящериц, лягушек, змей, “летучих” рыб, кальмаров, шерстокрылов, сумчатых и грызунов (дважды). Я бы мог поставить крупную сумму на то, что в условиях “перезапуска” эволюции по Кауфману планирующие животные появлялись бы снова и снова. (Что касается истинного машущего полета, то я ограничился бы средней суммой.)
Реактивная тяга, вероятно, появилась дважды: у головоногих моллюсков (причем кальмары развивают высокую скорость) и гребешков. Последние обитают преимущественно на морском дне, но могут и плавать. Они ритмично открывают и закрывают створки раковины, щелкая ими, как кастаньетами. Можно было бы предположить (я, например, так и делаю), что они при этом двигаются “назад”, в направлении, противоположном щелчку. Но нет: гребешки движутся “вперед”, как бы прогрызая путь сквозь толщу воды. Дело в том, что щелкающие движения прокачивают воду через пару отверстий, расположенных позади замка раковины. Две образующиеся струи и толкают моллюска “вперед”.
А как насчет признаков, которые эволюционировали лишь однажды или не появились вообще никогда? Мы узнали из “Рассказа Ризобии”, что колесо с настоящими свободно вращающимися подшипниками, похоже, появилось однажды – у бактерий. Позднее его изобрели люди. Язык, судя по всему, есть лишь у нас: это событие, по меньшей мере в 40 раз более редкое, чем эволюция глаза. Вообще же, привести пример хорошей идеи, которая реализовалась бы всего один раз, оказалось неожиданно трудно.
Я предложил эту задачу оксфордскому коллеге – энтомологу и натуралисту Джорджу Макгэвину. Он составил любопытный список, который, однако, оказался короче списка признаков, эволюционировавших много раз. Жуки-бомбардиры из рода Brachmus, согласно Макгэвину, уникальны тем, что смешивают химические вещества с образованием взрывчатой жидкости. Ее компоненты синтезируются в отдельных (разумеется!) железах. Когда жуку угрожает опасность, эти вещества впрыскиваются в камеру около заднего конца тела и взрываются, выстреливая во врага едкой кипящей жидкостью. Этот пример любят креационисты. Они считают, что такая способность не могла эволюционировать у жуков, поскольку все промежуточные формы должны были якобы взорваться. Я с удовольствием продемонстрировал ошибочность этого воззрения на Би-би-си в 1991 году, во время Рождественской лекции для детей Королевского института. Нацепив каску времен Второй мировой и предложив всем желающим уйти, пока не поздно, я смешал гидрохинон и перекись водорода – компоненты взрывчатой смеси жука-бомбардира. Но ничего не случилось, жидкость даже не нагрелась. Дело в том, что для этой реакции нужен катализатор. Я добавил катализатор, постепенно увеличивая концентрацию, и получил разные результаты, от тихого шипения до удовлетворительного бурления. Жук делает то же самое, и я не вижу ничего трудного в постепенном, эволюционном решении этого затруднения.
Следующий пункт в списке Макгэвина – рыба-брызгун из семейства Toxotidae. Она плюет в добычу. Рыба поднимается к поверхности воды и, выстреливая в сидящее насекомое водой изо рта, сбивает его и съедает. Другой кандидат на роль “сбивающего” хищника – муравьиный лев. Это личинки насекомых отряда сетчатокрылые (Neuroptera). Как и многие другие личинки, они не похожи на взрослых особей. У них огромные челюсти, достойные фильма ужасов. Муравьиный лев прячется под поверхностью песка, у основания конической ямки-ловушки. Эту ловушку он устраивает сам, отбрасывая песок наружу из центра: это вызывает миниатюрные оползни по краям ямки, а остальное довершают законы физики, формируя аккуратный конус. Добыча муравьиного льва (это, как правило, муравьи) падает в ямку и скатывается ему прямо в рот. Некоторое сходство с брызгуновой рыбой проявляется в том, что жертвы падают в ямку не совсем сами: иногда их сбивают в яму падающие песчинки. Хотя, конечно, песчинки не сравнить с меткими плевками рыбы-брызгуна, направленными с помощью бинокулярных глаз.
Также уникальны шипящие или плюющие пауки из семейства Scytodidae. Не обладающие проворством пауков-волков и не умеющие плести паутину, шипящие пауки выпрыскивают в сторону добычи ядовитую клейкую жидкость, которая пригвождает ее к земле. После этого паук убивает жертву укусом. Этот способ охоты отличается от тактики рыб-брызгунов. Некоторые животные, например плюющиеся ядом кобры, делают это не с охотничьими целями, а для защиты. Еще один уникальный случай – пауки-боладоры из рода Mastophora. Они мечут в добычу (ночных бабочек, привлеченных запахом поддельного полового феромона, который синтезирует паук) комочек паутины, привязанный к нити, подобно шару-бола.
Замечателен и следующий кандидат на эволюционную уникальность: паук-серебрянка (Argyroneta aquatica). Он живет и охотится под водой, но, подобно дельфинам, дюгоням, морским черепахам, пресноводным улиткам и другим наземным животным, вторично приспособившимся к жизни в воде, дышит атмосферным воздухом. В отличие от остальных “перебежчиков”, серебрянка сооружает “водолазный колокол” из паутины (которая у пауков служит универсальным решением любой проблемы) и крепит его к водорослям. На поверхности паук набирает воздух тем же способом, что и некоторые водяные клопы: воздух задерживается между волосками, покрывающими его тело. Однако дальше, в отличие от клопов, которые просто носят воздух на себе как водолазный баллон, серебрянка тащит его в “водолазный колокол”. Здесь паук ждет добычу, хранит ее и поедает.
Однако чемпион, по Макгэвину, – это личинка африканского слепня из рода Tabanus. Когда лужи, в которых живут и питаются личинки, пересыхают, личинка закапывается в грязь и окукливается. Позднее из засохшей грязи выходит слепень. Он питается кровью и в конце жизненного цикла, во время нового сезона дождей, откладывает яйца в лужи. Закопанным в грязь личинкам грозит очевидная опасность: высыхая, грязь трескается, и трещина может пройти прямо через убежище личинки. Теоретически у нее есть способ избежать этого, перенаправив трещину в обход своей камеры. Так личинка и делает. Прежде чем закопаться и окуклиться, личинка, подобно штопору, ввинчивается в грязь, а затем таким же образом прокладывает путь на поверхность, двигаясь по встречной спирали. После этого она ныряет между двумя спиралями, где и переживает тяжелые времена. Теперь она заключена в грязевый цилиндр, стенки которого предусмотрительно ослаблены двумя спиралями. Поэтому, когда трещина ползет через сохнущую грязь и достигает стенки камеры, она, вместо того чтобы пройти прямо через нее, идет по спиральному пути. Личинка спасена. Это приспособление работает по типу перфорации почтовой марки. Макгэвин считает, что эта хитрость уникальна для данного рода слепней.
А есть ли хорошие идеи, которые никогда не эволюционировали под влиянием естественного отбора? Да. Насколько я знаю, ни у одного животного на планете никогда не было органа для передачи или приема радиоволн для коммуникации. Другой пример – использование огня. Человеческий опыт показывает, насколько полезным может быть огонь. Известны растения, которым для прорастания семян нужен огонь, однако не думаю, что они пользуются им в том же смысле, в котором, например, электрические угри пользуются электричеством. Использование металла для формирования скелета – другой пример хорошей идеи, ни разу не осуществившейся на практике, за исключением предметов, изготовленных человеком. Предположительно, дело в том, что эту идею трудно реализовать в отсутствие огня.
Подобные сравнения, в которых мы подсчитываем, какие признаки эволюционируют часто, а какие – редко, удобно совмещать с географическими сравнениями. Это может позволить нам предсказать особенности внеземной жизни, а также предугадать вероятный результат мысленных экспериментов по “перезапуску” эволюции. Мы, безусловно, можем делать ставку на глаза, уши, крылья и электрические органы – но вряд ли на взрывчатку жука-бомбардира или плевки рыбы-брызгуна.
Биологи, которые, если можно так сказать, последовали примеру Стивена Джея Гулда, считают, что все этапы эволюции, включая эволюцию после кембрия, в немалой степени были основаны на случайностях, которые вряд ли можно воспроизвести в “перезапусках” эволюции по Кауфману. Гулд независимо от Кауфмана придумал мысленный эксперимент, назвав его “перемоткой эволюционной ленты”. Как правило, вероятность появления при “перезапуске” эволюции животного, хотя бы отдаленно напоминающего человека, считается исчезающе малой. Гулд убедительно показал это в книге “Чудесная жизнь”. Именно эта общепринятая точка зрения побудила меня написать осторожное самоотречение во вступительной главе. Она же заставила меня совершить наше путешествие в обратном направлении. И теперь она вынуждает покинуть моих спутников в “Кентербери” и возвращаться в одиночестве. И все же… Я думал, не зашла ли эта грозная ортодоксальность слишком далеко. В рецензии на книгу Гулда “Фулл-хаус” (Full House), перепечатанной в “Капеллане дьявола”, я защищал непопулярную идею прогресса в эволюции. Причем не прогресса в сторону человека (Дарвин меня упаси!), а в направлениях, которые, как минимум, достаточно предсказуемы для того, чтобы оправдать употребление этого слова. Ниже я покажу, что кумулятивная эволюция таких сложных адаптаций как, например, глаза, дает все основания предполагать наличие прогресса – особенно в сочетании с некоторыми замечательными плодами конвергентной эволюции.
Кембриджский геолог Саймон Конвей-Моррис в провокационной книге “Решение жизни: неизбежные люди в одинокой Вселенной” приводит аргументы, противоположные “случайности” Гулда. Значение, которое Конвей-Моррис вложил в подзаголовок своей книги, недалеко от буквального. Он действительно считает, что “перезапуск” эволюции привел бы к второму пришествию человека или кого-то очень близкого к человеку. Это непопулярное утверждение он подкрепляет вызывающе смелыми доказательствами. Свидетели, которых он неоднократно вызывает: конвергенция и ограничивающие факторы.