Самое грандиозное шоу на Земле: доказательства эволюции
Шрифт:
Латимерии более близкие родственники нам, чем большинству рыб. Они несколько изменилась со времени нашего общего предка, но не достаточно, чтобы быть перемещенными из категории животных, которые, в просторечии и для рыбака, будут классифицироваться как рыбы. Но они и двоякодышащие рыбы определенно более близкие родственники нам, чем форель, тунец и большинство рыб. Латимерии и двоякодышащие рыбы - примеры "живых ископаемых".
Однако мы не происходим от современных двоякодышащих рыб или целакантов. Мы разделяем с двоякодышащей рыбой общего предка, который больше походил на двоякодышащих рыб, чем на нас. Но и на них тоже не слишком. Двоякодышащые рыбы могут быть живыми ископаемыми, но они все таки не слишком похожи на наших предков. В поисках предков, мы должны вместо "живых ископаемых" искать в породах реальные окаменелости. И в особенности мы интересуемся ископаемыми девона, которые охватывают переход между жившими в воде рыбами и первыми позвоночными животными, жившими на суше. Даже при поиске среди реальных ископаемых мы были бы слишком оптимистичны, если бы надеялись буквально найти наших предков. Можно, однако, надеяться найти родственников наших предков, достаточно близких, чтобы приблизительно рассказать нам, на что они походили.
Один из самых известных пробелов в ископаемой
В Оксфорде мое студенческое воображение было распалено лекциями необычайно осведомленного Гарольда Пьюзи, у которого, несмотря на его сухое и протяжное произношение, был дар среди высохших костей видеть животных из плоти и крови, которые должны были добывать пропитание в давно ушедшем мире. Его эвокация того, что заставило некоторых лопастеперых рыб развивать легкие и лапы, полученная от самого Ромера, была незабываемо логична для моих студенческих ушей, и она все еще логична для меня даже при том, что является менее модной среди современных палеонтологов, чем это было во время Ромера. Ромер, и Пьюзи, представлял себе ежегодную засуху, во время которой озера, пруды и ручьи пересыхали, затопляясь снова лишь в следующем году. Рыбы, живущие в воде, могли извлечь выгоду из временной способности выжить на суше, когда они тащились из мелкого озера или пруда, находящегося под угрозой неизбежного пересыхания, к более глубокому, в котором они могли выжить до следующего влажного сезона. Согласно этому взгляду, наши предки не столько выходили на сушу, как использовали сушу в качестве временного моста, чтобы убежать обратно в воду. Многие современные животные делают то же самое.
К большому сожалению, Ромер предварял свою теорию преамбулой, целью которой было показать, что Девонская эра была временем засухи. В результате, когда более позднее свидетельства подорвали это допущение, оно, казалось, подорвало всю теорию Ромера. Он добился бы большего успеха, опустив преамбулу, которая, в любом случае, была избыточной. Как я доказывал в "Рассказе Предка", теория по-прежнему работает, даже если девон был менее засушливым, чем Ромер первоначально думал.
Так или иначе, давайте вернемся к самим ископаемым. Они по капле набираются в позднем девоне, периоде, непосредственно предшествующем каменноугольному: дразнящие следы "недостающих звеньев", животные, прошедшие некоторый путь к заполнению пробела между лопастеперыми рыбами, столь многочисленными в девонских морях, и амфибиями (земноводными), которые позже ползали через болота каменноугольного периода. Со стороны рыб в этом пробеле эустеноптерон был обнаружен в 1881 году в коллекции окаменелостей из Канады. Он, кажется, был охотящейся на поверхности рыбой и, вероятно, никогда не выходил на сушу, вопреки некоторым ранним художественным реконструкциям. Однако у него действительно было несколько анатомических общих черт с амфибиям 50 миллионов лет спустя, включая кости его черепа, зубы и, прежде всего, его плавники. Хотя они, вероятно, использовались для плавания, а не ходьбы, кости повторяют типичную структуру тетрапода (название, данное всем наземным позвоночным животным). В передней конечности единственная плечевая кость была соединена с двумя костями, лучевой и локтевой, соединяющимися с большим количеством мелких костей, которые мы, тетраподы, назвали бы запястьем, пястью и пальцами. И задние конечности обнаруживают схожую тепраподоподобную структуру.
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, возникли благодаря ошибке дупликации в эмбриологии.
Eusthenopteron
Ichthyostega
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
Acanthostega
Panderichthys
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.