Величайшее Шоу на Земле: свидетельства эволюции.
Шрифт:
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),
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.
Самой примечательной особенностью черепах является их панцирь. Как он эволюционировал, и на что были похожи промежуточные виды? Где недостающие звенья? Какая польза (мог бы спросить фанатичный приверженец креационизма) от половины панциря? Что ж, замечательно, как раз только что была описана новая окаменелость, красноречиво отвечающая на эти вопросы. Она дебютировала в журнале Nature в самый последний момент перед тем, как я должен был передать эту книгу издателям. Это была водная черепаха, найденная в поздних триасовых отложениях в Китае, и ее возраст оценивается в 220 миллионов лет. Ее название — Odontochelys semitestacea, из чего Вы можете сделать вывод, что, в отличие от современной черепахи, у нее были зубы, и у нее действительно была половина панциря. Она также имела намного более длинный хвост, чем современная черепаха. Все три эти особенности характеризуют ее как подходящую на роль «недостающего звена». Живот был покрыт панцирем, так называемым пластроном, почти так же, как у современной морской черепахи. Но у нее почти полностью отсутствовала спинная часть панциря, известная как спинной щит (карапакс). Ее спина была, по-видимому, мягкой, как у ящерицы, хотя были некоторые твердые, костные части посередине вдоль позвоночника, как у крокодила, и ребра были сплюснутыми, как бы «пытаясь» сформировать эволюционные зачатки щита.
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.