В течение длительного периода эволюции человека, на протяжении более 99 % истории человечества, хирургов не было, и мы жили с заложенной в наш кишечник тикающей бомбой. Если взвесить мизерные плюсы аппендикса в сравнении с его серьезными минусами, становится понятно, что в целом аппендикс просто-напросто скверная штука. Но, если отвлечься от оценок, аппендикс в любом случае рудиментарный орган, потому что он перестал выполнять ту функцию, ради которой появился.
Так почему же аппендикс у нас до сих пор сохраняется? Ответ пока что неизвестен. Возможно, он бы окончательно исчез, но хирургия практически свела на нет естественный отбор среди людей с аппендиксами. Возможно также, что естественный отбор просто не может ужимать аппендикс дальше без того, чтобы этот придаток не стал еще более вредным: если бы аппендикс уменьшился, то риск его засорения возрос бы. Вероятно, это преграда, которую эволюция поставила полному исчезновению аппендикса.
Наши тела изобилуют другими следами происхождения от приматов. Так, у нас есть рудиментарный хвост: копчик, или треугольный кончик позвоночника, который образовался из нескольких сросшихся позвонков, выступающих вниз, за пределы таза. Это все, что осталось от длинного хвоста наших предков, имеющего практическое применение (см. рис. 14). Копчик не утратил смысла (к нему крепятся некоторые важные мышцы), но давайте не будем забывать, что рудиментарность определяется не по отсутствию функциональности, а по тому, что орган перестал выполнять функцию, для которой изначально появился. Показательно, что у некоторых людей есть рудиментарная хвостовая мышца («разгибатель копчика»), идентичная той, которая обеспечивает движение хвоста у обезьян и других млекопитающих. Она крепится к копчику, но поскольку его кости двигаться не могут, то мышца бесполезна. Возможно, у вас она есть, а вы даже о ней не знаете.
Другие рудиментарные мышцы проявляют себя зимой или когда смотришь фильм ужасов. Это arrector pili – крошечные мышцы, которые крепятся к основанию каждого волоска на теле. Когда они сокращаются, то волосы встают дыбом и у нас возникают мурашки, или «гусиная кожа», названная так потому, что напоминает кожу ощипанного гуся. Мурашки и мышцы, которые обеспечивают их появление, не несут никакой осмысленной функциональной нагрузки, по крайней мере у людей. Однако у других млекопитающих они поднимают шерсть дыбом для термоизоляции, если холодно и чтобы животное выглядело крупнее, если оно угрожает кому-то или кто-то угрожает ему. Вспомните, как распушается кошка, когда ей холодно или она сердится. Наши рудиментарные мурашки возникают точно из-за такого же стимула – холода или выброса адреналина.
И последний пример. Если вам по силам пошевелить ушами, вы демонстрируете доказательство эволюции. Под скальпом у человека имеются три мышцы, которые крепятся к ушам. У большинства людей они бесполезны, но кое-кто умеет использовать их, чтобы шевелить ушами. (Я один из таких счастливчиков и каждый год демонстрирую эту способность своим студентам на лекции по эволюции, чем привожу их в изумление и восторг.) Это те же мышцы, которыми другие животные, например лошади и кошки, пользуются, чтобы двигать ушами и определять источник звуков. У этих видов умение двигать ушами помогает заранее услышать хищников, определить местонахождение детенышей и т. п. Но у людей эти мышцы служат только для развлечения{16}.
Перефразируя высказывание генетика Феодосия Добжанского, которое служит эпиграфом к этой главе, можно сказать, что рудиментарные черты обретают смысл, только если рассматривать их в свете эволюции. Изредка полезные, зачастую бесполезные, они именно таковы, как и следовало ожидать, если естественный отбор постепенно уничтожал бесполезные черты или преобразовывал их в новые, более адаптивные. Крошечные нефункциональные крылья, опасный аппендикс, незрячие глаза и нелепые ушные мышцы – все это кажется бессмысленным, если считать, что биологические виды были созданы актом божественного творения.
Атавизмы
Иногда у особи возникает аномалия, которая выглядит как возврат предкового признака. Например, жеребенок может родиться с лишними пальцами, а ребенок – с хвостом. Эти временами встречающиеся предковые черты называют атавизмами, от латинского atavus, т. е. «предок». От рудиментарных черт атавизмы отличаются тем, что возникают единично, в редких случаях, а не у всех особей.
Настоящий атавизм должен повторять предковый признак и достаточно точно. Атавизмы представляют собой не просто уродство. Например, человек, родившийся с лишней ногой, – это не атавизм, потому что ни у кого из наших предков не было пяти конечностей. Пожалуй, самый известный подлинный атавизм – ноги у кита. Вы уже знаете, что у некоторых видов китов сохраняются рудиментарные таз и кости задних конечностей, но примерно один кит из пятисот рождается с задними конечностями, которые выступают за стенки тела. Такие атавистические конечности бывают развиты в разной степени, и у многих из них отчетливо наличествуют основные кости конечностей сухопутных млекопитающих – бедренная, большая берцовая и малоберцовая кости. У некоторых даже имеются стопы и пальцы!
Почему подобные атавизмы вообще проявляются? Наиболее правдоподобна гипотеза, что они возникают из-за реэкспрессии (пробуждения) генов, которые у предков функционировали, но затем, когда потребность в них отпала, естественный отбор заставил их «замолчать». Однако эти дремлющие гены в отдельных случаях могут пробуждаться, если в развитии происходит какое-то нарушение. У китов до сих пор сохраняется какая-то генетическая информация, позволяющая отращивать ноги, правда, не совсем полноценные, потому что за миллионы лет, которые эта информация хранилась в геноме невостребованной, в ней успели накопиться ошибки, но тем не менее ноги. А сохранилась эта информация в геноме кита потому, что киты произошли от четвероногих предков. Редко встречающиеся атавистические ноги, как и неизменно наличествующий в организме кита таз, служат доказательством эволюции.
У современных лошадей, которые произошли от пятипалых предков меньшего размера, иногда встречаются такие же атавизмы. В палеонтологической летописи отражено то, как эти предки со временем утрачивали пальцы, так что у современных лошадей остался только один средний палец, собственно копыто. Как выяснилось, в начале развития у зародыша лошади три пальца, которые растут с одинаковой скоростью. Однако впоследствии средний палец принимается расти быстрее остальных двух, которые при рождении жеребенка сохраняются в виде тонких грифельных костей по бокам ноги. (Грифельные кости представляют собой подлинно рудиментарную черту. Если они воспаляются, то это серьезное заболевание под названием сплинт (периостит грифельных костей).) Однако в редких случаях эти дополнительные пальцы продолжают развиваться, пока не превращаются в настоящие лишние пальцы, снабженные маленькими копытцами. Зачастую эти лишние пальцы касаются земли, только когда лошадь бежит. Именно так и выглядела древняя лошадь Merychippus 15 млн лет назад. Когда-то лошади с такими анатомическими особенностями считались чем-то сверхъестественным: по слухам, на таких ездили Юлий Цезарь и Александр Македонский. Такие лошади и в самом деле чудо, чудо эволюции, потому что отчетливо демонстрируют генетическое родство между древними и современными лошадьми.
Самым поразительным из атавизмов, присущих нашему биологическому виду, является «копчиковый вырост», более известный как человеческий хвост. Как вы вскоре узнаете, на ранней стадии развития у человеческого эмбриона есть хвост порядочного размера, который начинает исчезать примерно на седьмой неделе развития зародыша (кости и ткани хвоста просто резорбируются, т. е. рассасываются). Однако в редких случаях он не исчезает полностью, и ребенок рождается с хвостом, растущим из основания позвоночника (см. рис. 14). Подобные хвосты бывают очень разными: некоторые «мягкие», бескостные, а в некоторых есть позвонки – те самые позвонки, которые в норме сливаются, образуя копчик. Встречаются хвосты 2,5 см длиной, а иногда длина доходит до 30,5 см. Хвосты представляют собой не просто складку кожи, у них бывают волосы, мышцы, кровеносные сосуды и нервы. Они могут даже вилять! К счастью, эти неудобные отростки легко удалить хирургическим путем.
Что бы это могло значить, кроме того, что мы до сих пор храним в геноме информацию о том, как отращивать хвосты? В самом деле, недавние генетические исследования показали, что мы несем в точности те же гены, которые отвечают за выращивание хвостов у животных, наподобие мышей, но у человеческого эмбриона эти гены в норме не активны. Хвосты представляют собой подлинный атавизм.
Некоторые атавизмы можно получить в лаборатории. Самый удивительный из них – редкость из редкостей – это зубы у курицы. В 1980 г. Э. Коллар и К. Фишер из Университета штата Коннектикут скомбинировали ткани двух видов, наложив ткань, выстилающую внутренность рта эмбриона курицы, поверх ткани, взятой с челюсти эмбриона мыши. Удивительно, но в ткани курицы в конечном итоге появились образования, напоминающие зубы, у некоторых были отчетливые корни и коронки. Поскольку ткань мыши, составлявшая нижний слой, сама по себе не могла произвести зубы, Коллар и Фишер пришли к выводу, что молекулы, содержащиеся в тканях мыши, пробудили в тканях курицы спавшую программу по выращиванию зубов. Это означает, что у курицы есть все гены, необходимые для выращивания зубов, но ей не хватало толчка, который, судя по всему, и обеспечила ткань мыши. Двадцать лет спустя ученые разобрались в молекулярных основах этого процесса и показали, что предположение Коллара и Фишера было верным: у птиц и в самом деле есть генетические программы для выращивания зубов, но зубы у них не появляются, потому что им недостает одного ключевого белка, без которого это невозможно. Если добавить этот белок, то на клюве появляются структуры, напоминающие зубы. Вспомните, что птицы произошли от имеющих зубы рептилий. Они утратили эти зубы более 60 млн лет назад, но, очевидно, до сих пор сохранили часть генов, отвечающих за их рост, – генов, свидетельствующих о родстве с рептилиями.