это была бы загадка!
Кстати, покуда я пишу здесь о несовершенстве палеонтологической летописи, имейте в виду, что это несовершенство с каждым часом становится все менее и менее несовершенным. Каждую неделю или около того палеонтологи открывают новое удивительное животное, обнаруживая его останки, заточенные в скалах. Недавно произошло открытие окаменелости двух с половиной метровой многоножки карбонового периода, то есть жившей около 300 млн лет назад. Окаменелость достаточно хорошо сохранилась, так что исследователи могут увидеть, что это животное было вегетарианцем – об этом свидетельствует его очень длинный кишечный тракт, а точнее, его отпечаток в фрагменте скалы. Я был в Государственном парке Эшфол в Небраске и видел семена, сохранившиеся в желудках двухтонных, давно вымерших северо-американских носорогов. Мы продолжаем искать новые окаменелости, чтобы узнать больше о нашем прошлом, но у нас уже есть достаточное количество информации – и мы работаем с ней.
До этого момента я в основном говорил об изменениях (ну ведь это самое интересное…), однако застой – это также одна из важнейших характеристик эволюции. Популяции в экосистемах, как правило, стремятся оставаться в равновесии. Действительно, почему бы и нет? Если они остаются в одной местности и получают то же самое количество солнечного света и продовольственных ресурсов в течение многих лет, то их представители рождаются и умирают, но при этом общая картина остается примерно одинаковой. Время от времени можно услышать термин «живое ископаемое». Даже я использую это словосочетание. Несмотря на то что значение этого выражения мне нравится, само оно по сути совершенно бессмысленно. Ископаемое – это то, что откопали. Если организм жив, стало быть, он не может быть мертв и закопан… Тем не менее такое выражение является употребительным и, скорее всего, обозначает организмы, в течение долгого, долгого геологического или эволюционного времени остававшиеся неизменными.
Вы наверняка видели, а может быть, у вас даже есть раковина моллюска наутилус. Эти замечательные морские существа по мере своего роста выстраивают все новые камеры своей раковины, которые в результате образуют логарифмическую спираль. У них есть то, что мы могли бы назвать камерой обскура для глаза. И это было у них последние 500 млн лет. Животные, живущие сегодня, не могут быть ископаемыми. Но ведь они точно такие же, как и их предки, которые вымерли. Возможно, вы видели изображения целаканта. Эта рыба считалась вымершей. У исследователей были только ее окаменелые останки, пока в 1939 году у южного побережья Африки не была обнаружена популяция, живущая так, как жили их предки в течение последних 65 млн лет. Кстати, наутилус и целакант находятся под угрозой исчезновения – и все из-за человека. Мы убиваем их ради ракушек и нашего любопытства. Мы действительно рискуем в ближайшее время превратить этих живых животных в мертвые ископаемые, а это весьма удручающее и безнадежное состояние.
Для таких существ, как наутилус и целакант, жизнь без изменений, происходящих от поколения к поколению, служит свидетельством неизменности условий существования, которое сохраняется на протяжении длительного времени. Эти животные продолжают накапливать мутации в генах, но стабильность окружающей среды не дает преимущества этим изменениям. И совсем не случайно эти животные обитают в океане. Именно в океане шансы на статичность окружающей среды гораздо выше; по крайней мере, так и было до того, как появились люди. Вы наверняка не раз использовали выражение «экологический баланс», или «равновесие в природе». Но когда речь идет о крупных изменениях – скажем, по соседству произошло извержение вулкана или огромная буря снесла вас в море, и вам повезло очутиться на необитаемом острове, – популяции становятся изолированными. Вот тогда все происходит быстро.
Я жил на северо-западном побережье Тихого океана довольно долго. Я до сих пор частенько туда приезжаю. Один только запах вызывает во мне прилив воодушевления, не говоря уже об альпийских просторах и плодородных бухтах и заливах. Так вот в какой-то момент в отношении одной птицы, не представлявшей особой экономической и какой-либо иной ценности для людей, намеревавшихся спилить старинные деревья и пустить их на пиломатериалы, велись ожесточенные споры. Предки этих птиц долгое время жили в хвойных лесах и питались полевками и мышами. Затем появились люди и начали как оголтелые рубить деревья. Людям нужна была древесина для постройки домов и разных сооружений. Старый строевой лес – это лучшие пиломатериалы из всех возможных. Бревна получаются гладкие, мелкозернистые, с небольшими выщерблинами. Они великолепны с эстетической стороны и идеально подходят для строительства крепких домов – достаточно плотные, чтобы противостоять сильным ветрам и в то же время вполне эластичны, чтобы сохранить конструкцию во время мощных землетрясений.
Итак, если вы одна из пятнистых сов, Strixoccidentaliscaurina, то для вас это плохая новость… Кое-кто хочет уничтожить ваш дом. Вам либо придется смириться с этим и продолжать размножаться, приспосабливаясь к новым условиям, либо вас ждет вымирание, которое действительно очень скоро постигнет северо-западную пятнистую сову. Мы меняем окружающую среду по всему миру. Мы меняем климат Земли. Мы провоцируем вымирания огромного числа видов. Вглядываясь в толщу веков, мы, конечно, можем предположить, что на освободившиеся места придут новые виды, но только появляться они будут в масштабах геологического времени. А мы – единственное животное, которое может предотвратить эти быстрые изменения.
Популяции живых организмов, как правило, стремятся сохранять равновесие, но экосистема и так работает с горящим табло «Внимание, опасность!»; на некоторых представителях и популяциях уже можно ставить точку. Это может очень быстро изменить привычное положение вещей. История эволюции – это история равновесий, прерываемых большими изменениями. Нам очень важно минимизировать эти «точки», сохранив «бессоюзное повествование» жизни, ради всех живых существ, которые пока не настолько эволюционировали, чтобы самим влиять на сохранность и здоровье мира – нашего и наших потомков.
17. Непредвиденные обстоятельства, бутылочное горлышко и основатели видов
Как появляются разные виды? Это фундаментальный вопрос. Когда Чарлз Дарвин формулировал свои идеи, никто даже понятия не имел о ДНК или генах. Ученый был в состоянии вывести принципы естественного отбора, но он был практически полностью ограничен внешними и внутренними формами жизни. Сегодня мы можем заглянуть в код жизни, скрытый внутри каждого живого существа. Мы можем понять механизм эволюции. Мы можем посмотреть на молекулярные записи, свидетельствующие о том, как зарождаются новые виды и как через какое-то время они разделяются. Революция в генном картировании породила революцию в эволюционной теории.
В 1973 году американо-украинский генетик Феодосий Добржанский составил убедительное эссе «Ничто в биологии не имеет смысла, не будучи рассмотренным в свете эволюции». Ему, как правило, приписывают начало дискуссии или интеллектуального диалога, который часто называют «новым синтезом» эволюции. Добржанский ввел биохимические подробности и роль технического описания гена: специфическую последовательность нуклеотидов (также известную как генетический код), которые составляют часть хромосомы. Описанный таким образом, ген представляет собой строительный чертеж, который в конечном счете определяет порядок аминокислот, необходимых для создания специфического белка. Достаточно понятно? На самом деле это фантастически сложно, и биологи до сих пор изучают подробности того, как это работает. Тем не менее эта молекулярная точка зрения абсолютно, полностью, всячески согласуется с наблюдениями и выводами, которые сделал Дарвин: ДНК направляет строительство последовательностей химических веществ; эти химические вещества влияют на конфигурацию всего организма; эта конфигурация влияет на то, насколько вероятно, что организм будет воспроизводить и продолжать распространять все больше копий кода.
Влияние Добржанского было настолько глубинным, что мы часто о нем забываем. Он связал явление мутации гена – природных ошибок, которые случаются при создании копий сложных или комплексных молекул – с счастливыми случайностями, которые, в терминологии Дарвина, становятся привилегией некоторых потомков. Если мутация имела ценность для потомков, то она будет передаваться дальше и дальше.
До этого синтеза, способ, которым вид становился обособленным или появлялись новые виды, был не совсем ясен. Исследователи вполне резонно предполагали, что каждый представитель определенного вида имеет довольно много общих генов. Отличия одного представителя от другого они связывали с генами, пусть даже вариации в пределах одного рода были не особенно многочисленны. Согласно их рассуждениям, разный цвет волос у детей, рожденных от одних и тех же родителей, был обусловлен генетическим и в меньшей мере наследственным фактором. Благодаря «современному синтезу XX века» стало ясно, что каждый признак представителя вида заложен в его генах. В настоящее время мы принимаем эту идею как должное. Именно она дала ученым понимание того, что нужно, чтобы стать видом. Гены мутируют из поколения в поколение, и в результате мы получаем представителей, утративших способность спариваться с особями их изначального вида; так вид становится самостоятельным.
Наиболее важным следствием современного синтеза является то, что он позволяет ученым понять, как популяции разделяются на различные виды. Он определяет один из ключевых механизмов, работающих за кулисами разнообразия жизни. Давайте копнем поглубже и рассмотрим это на примере популяции жуков – их на свете более чем достаточно. На данный момент известно 350 тысяч видов, и наверняка осталось еще немало популяций, с которыми нам только предстоит познакомиться. Предположим, они живут в лесу. В какой-то момент в горах, у подножия которых находится наш лес, в результате обильного снегопада осадков выпадает больше, чем обычно, в предыдущие десятилетия. Снег тает,