Но присмотритесь повнимательнее – и экзотермы и эндотермы, неважно жабры у них или легкие, имеют примерно одинаковую форму. Она нужна им, чтобы максимально эффективно скользить в воде. Вы можете заметить, что рыбьи хвостовые плавники расположены вертикально, в то время как китовый хвостовой плавник расположен горизонтально. Можно подумать, будто они совершенно разные. Ну функционально, не такие уж разные. Сравните с камбалой. Она вылупляется из икринок и сразу может плавать с помощью своего хвоста или хвостового плавника, ориентированного вертикально. Но когда у камбалы наступает период созревания, она переворачивается и проводит оставшуюся жизнь лежа на дне океана. Ее хвостовой плавник вместе со всем ее телом становится горизонтальным. Камбала может плавать, и при этом ее хвост не будет волочиться по дну. В то же время мы знаем, что прародители китов покинули землю и стали жить на мелководье, где горизонтальные плавники стали наиболее разумным решением – с ними удобнее плавать, ведь по дну ничего не волочится. Позже, когда их потомки приспособились к охоте в открытом океане, перекручивать хвост обратно не было никакой необходимости. Горизонтальный хвостовой плавник кита вполне справлялся со своей задачей и так.
Много раз, занимаясь подводным плаванием или дайвингом, я экспериментировал с ластами, складывая их во время плавания наподобие китового хвоста. В этот момент можно ощутить, что при погружении движешься немного быстрее, но при выныривании ты уже не так эффективен. У китов и морских свинок, судя по всему, такой проблемы нет. Они не шлепают ногами так, как это делаю я; они извиваются всем своим телом. Так как мой позвоночник по отношению к длине моего тела намного короче, чем у кита и его родственников, я не могу плавать с такой же эффективностью. Но я не унываю. Даже если наши кости совершенно гомологичны, я уверен, что легко мог бы победить касатку в утренней пробежке. Правда, если бы вдоль моего километрового трека проходил километровый бассейн, то касатка сделала бы меня одной левой ластой.
Мы можем и дальше развивать эту мысль… и даже в обратном направлении. Исследуя формы вымерших морских рептилий, таких как ихтиозавры («рыба-ящерица», примерный современник динозавров), или еще более древних рыб, таких как Entelognathus («полночелюстная рыба», жила около 400 млн лет назад), мы наблюдаем те же обтекаемые гидродинамические формы, которые можно увидеть у современных акул, тунца и касаток. Чтобы плавать в море, у вас все должно быть гладким. Кстати, плавание в море отличается от космического плавания. Носовая часть корпуса ракеты, как правило, имеет утолщение, а далее сам корпус сужается по мере приближения к хвосту или оперению. Такая обтекаемость формы необходима для плавания и полета, даже если вы двигаетесь гораздо медленнее ракеты. Поэтому крылья птиц и самолетов, а также плавники рыбы тоже имеют утолщение впереди и затем сужение до самого своего конца.
Летучая рыба способна выпрыгивать из воды и летать по воздуху, таким образом, спасаясь от хищников. Представьте, что вы тунец или макрель и вы питаетесь рыбой. Это дело ваше, конечно. Плавая туда-сюда, вы обнаруживаете рыбу, которая отлично подойдет для вашего обеда. Вы подплываете на высокой скорости и, распахнув челюсти, стремительно атакуете. И вдруг ваша добыча делает пару движений своими плавниками, взмывает вверх и исчезает. Можете представить, как обидно тунцу? Есть свидетельства того, что летучие рыбы могли делать прыжки длиной до 400 метров. Представьте, что вы макрель, а еще лучше – рыбак в лодке, который вдруг видит, как рыба, которую он пытается поймать, отпрыгивает на расстояние даже не одного, а чуть ли не четырех футбольных полей всего за несколько секунд – ну как тут не лишиться дара речи?.. Летучие рыбы встречаются в тропических широтах по всему миру. Их плавники имеют форму, которая позволяет им создавать импульс подъема в обеих субстанциях: в морской воде и в воздухе. Они могут скользить по морю и создают достаточную тягу, чтобы парить по воздуху. Их плавники являются аналогами крыльев птиц и гомологичны плавникам хищников, от которых они улетают.
Аналоговые структуры в живых организмах развиваются тогда, когда разные организмы от поколения к поколению прокладывают свой путь в окружающей среде. Эта тенденция работает как в отношении растений, так и с животными. Листья деревьев и листья морских растений (морские водоросли) служат тому примером: схожие формы, развившиеся независимо друг от друга. Это универсальный аспект адаптивного императива эволюции: приспособься или умри.
Пытаясь понять процессы, которые позволяют, а по сути, заставляют структуры постепенно изменяться, давая возможность новому поколению вписываться в окружающую среду чуть лучше прежнего, можно опять столкнуться с проблемой инженера, пытающегося превратить в велосипед магазинную тележку. Каждая из этих конструкций имеет два колеса. У каждой из них есть место для захвата. Если вы мастер, ориентирующийся на правила эволюции, вам придется придумать гомологичные структуры, переходя от одной конструкции к следующей. Колеса придется переставить, заменив их параллельное расположение линейным. И на каждом промежуточном этапе конструкция должна достаточно хорошо функционировать, чтобы иметь возможность перейти в следующее поколение. Эта система прослеживается и в палеонтологической летописи.
Жизнь во всех своих формах вынуждена бороться с жесткими и непреклонными законами классической физики – законами энергии и движения. Конечно, все организмы в нашем мире – это результат тонких и удивительных химических реакций, которые в конечном счете являются следствием квантовой механики и взаимодействия частиц еще меньших, чем атомы. Тем не менее плавание, полет, укоренение в почве, дрейф в море, и т. д. – все эти классические физические явления во всех отношениях не менее удивительны и поразительны, чем дивные современные открытия, такие как бозон Хиггса или ускоряющееся расширение Вселенной. Законов классической физики достаточно для движения конвергентной эволюции и создания аналогичных и гомологичных структур, о которых я говорил.
Эволюция, особенно конвергентная, кажется мне невероятно убедительной еще и потому, что она, несомненно, представляет собой один из фундаментальных законов природы, таких как гравитация, электромагнетизм и теплообмен, формирующих наш мир. И все же в ней есть нечто более индивидуальное, чем в других законах, ибо ее прямым следствием являемся мы. Пусть мы все еще многого не знаем, но одно мы понимаем точно: природа постигает себя изнутри.
20. Какой прок от полукрыла?
Довольно часто среди скептиков, критикующих дарвиновскую эволюцию, обсуждается вопрос того, что устройство живых организмов настолько оптимально отвечает своим задачам, что просто не может быть продуктом, созданным в результате слепого природного процесса. Я постоянно слышу об этом. Например, о том, что создание изысканного механизма крыльев птиц и пчел под силу лишь искусному творцу. Такие рассуждения основаны на ошибочных представлениях о том, что любая биологическая структура может быть функциональной только в своем нынешнем состоянии. Если крыло ястреба – совершенство, то, значит, оно не могло быть результатом эволюции и проходить определенные этапы развития; в противном случае, история была бы завалена бракованными и неполноценными версиями современного ястреба. Часто креационисты скептически формулируют это так: какой прок от полукрыла?
Как и многие другие популярные опровержения теории эволюции, данная позиция не лишена смысла, но лишь до поры, пока вы действительно не разберетесь в том, как устроен мир природы. Я с удовольствием отвечу на вопрос о том, какая польза от половины крыла или половины глаза, или половины сердца. Теперь, когда мы поговорили о «пригодной» структуре, конвергентной эволюции и полезных адаптациях, мы готовы рассмотреть и этот вопрос. Пожалуйста, обратите внимание на экспонат А., а именно – археоптерикс, удивительное ископаемое животное, которое одновременно похоже на птицу и на ползающую рептилию. Первый экземпляр был открыт в 1860 году, лишь через полтора года после того, как Дарвин опубликовал свой труд «О происхождении видов».
Самое поразительное в археоптериксе то, что он (или она) имеет перья. Окаменелость так великолепно сохранилась, что мы можем ясно видеть их очертания. Что это животное с ними делало? Ну, следуя аргументу о половине крыла, перья нужны были для того, чтобы археоптерикс мог летать. Конечно, когда исследователи внимательно посмотрели на отпечаток перьев археоптерикса, они увидели те же самые птерилии – выпуклости, из которых растут перья и которые можно встретить у современных птиц.
Научная гипотеза должна не только давать объяснения найденным доказательствам, но и делать прогнозы относительно того, что пока не обнаружено. Увидев, что археоптерикс имел перья, эволюционные биологи предсказали существование и других промежуточных форм между птицей и рептилией, которые, в свою очередь, должны были иметь переходные формы крыльев и перьев. За последние два десятилетия произошло нечто экстраординарное: люди, проводившие раскопки в ранее неизученных областях Китая, обнаружили останки пернатых динозавров. Не просто одного или двух динозавров, а множества различных видов. Кроме того, в настоящее время установлено, что множество других известных динозавров также имели перья. Возможно, у всех у них были перья; просто они не сохранились достаточно хорошо для того, чтобы мы это увидели. Это касается даже обитавших на суше хищников, таких как велоцираптор – звезда фильма «Парк юрского периода». (Что это вы говорите? Вы не помните, чтобы в фильме он был в перьях? Это все потому, что фильм был снят до того, как палеонтологи обнаружили эти «пернатые» окаменелости. Наука по своей сути – это непрекращающаяся работа.)
Определенно, велоцирапторы не могли летать. У этих динозавров были крупные и массивные задние конечности и совсем маленькие передние лапы. Тем не менее у них были перья; как и в случае останков археоптерикса, в их окаменелостях мы также наблюдаем птерилии. Придется смириться с тем, что перья были даны велоцирапторам для чего-то другого, но не для полета.