В главе о географическом распространении видов я упоминал об изумительных сумчатых млекопитающих Австралии. Для этой главы важна их многократно повторяющаяся конвергенция с соответствующими плацентарными (не-сумчатыми) млекопитающими, доминирующими в остальных частях планеты. Не будучи идентичными даже при поверхностном осмотре, каждое сумчатое животное на иллюстрации все же очень похоже на свой плацентарный «функциональный аналог». Этого сходства достаточно, чтобы произвести на нас впечатление, но мало для рассуждений о заимствовании Творцом «тем».
Генетическую рекомбинацию при половом размножении можно рассматривать как своего рода заимствование, обмен генетическими «темами». Однако половая рекомбинация ограничена пределами одного вида и потому не представляет интереса для проблематики данной главы. Мы как раз сравниваем виды, например, сумчатых и плацентарных животных. Любопытно, что заимствование ДНК чрезвычайно широко распространено среди бактерий. Обмен «идеями» между очень далекими в родственном отношении штаммами бактерий более всего напоминает случайные связи и иногда рассматривается в качестве возможного предшественника полового размножения. На самом деле заимствование «идей» — один из основных механизмов, позволяющих бактериям пополнять арсенал новыми хитростями, такими как устойчивость к антибиотикам.
Феномен носит довольно-таки бессмысленное название «трансформация». Причина в том, что когда в 1928 году Фредерик Гриффит его открыл, о ДНК никто не знал. Гриффит фактически обнаружил, что незаразный штамм стрептококка может заимствовать вирулентность у совершенно другой бактерии (даже погибшей!). Сейчас мы бы сказали, что незаразный штамм инкорпорировал в свою ДНК фрагменты ДНК мертвой заразной бактерии (для ДНК понятия «жив» и «мертв» бессмысленны — это просто закодированная информация). В наших терминах незаразная бактерия позаимствовала генетическую «идею» у заразной. Обмен «идеями» между бактериями, правда, совсем другое дело, чем обращение конструктора к собственной удачной находке. Тем не менее, это интересный факт, и если он столь же распространен среди животных, нам будет намного труднее опровергнуть гипотезу об «экономном конструкторе». Что если птицы и летучие мыши вели бы себя как бактерии? Что если, например, бактериальной или вирусной инфекцией часть генома птицы будет перенесена в геном летучей мыши? Не появится ли в результате такого «копипейста» летучая мышь с перьями?
Сопоставление плацентарных и сумчатых млекопитающих
У животных, в отличие от бактерий, передача генов практически полностью ограничена кругом половых отношений внутри вида. На самом деле вид можно довольно точно определить как группу животных, участвующих в генном обмене. Как только две популяции одного вида после продолжительной изоляции (в главе 9 мы обсуждали, что этому обычно предшествует период географического разделения) теряют эту способность, мы считаем их отдельными видами, и они никогда не смогут обмениваться генами (пока не вмешается генная инженерия). По мнению моего коллеги, оксфордского профессора генетики Джонатана Ходжкина, есть только три исключения из этого правила: нематоды, плодовые мушки и — самый интригующий пример — бделлоидные коловратки. Последняя группа наиболее интересна в силу уникальной особенности эукариот — отсутствия полового размножения. Может быть, они обошлись без полов потому, что воспользовались древним методом обмена генами, к которому прибегают бактерии? Межвидовой обмен генами чаще встречается у растений. Например, паразитическое растение повилика Cuscuta — донор генов для растений, вокруг которых она обвивается[147].
Я все еще не могу определиться относительно генетически модифицированных продуктов, разрываясь между потенциальной пользой для сельского хозяйства и осторожностью. Приведу один аргумент, который мне не доводилось еще слышать. Мы часто проклинаем предков за бездумную интродукцию видов в чужеродную среду, предпринятую просто ради развлечения. Так, герцог Бедфордский завез на Британские острова американскую серую белку: причуда, оказавшаяся, как мы видим, катастрофически безответственной.
Бделлоидная коловратка
Не будут ли таксономисты будущего так же сожалеть о забавах нашего поколения с геномом (например, о пересадке гена устойчивости к заморозкам от арктических рыб помидорам или пересадки гена флюоресценции от медуз картофелю в надежде, что он начнет светиться, когда ему требуется полив)? Я читал о планах некоего художника устроить инсталляцию с участием светящихся собак, которым пересажен этот ген. Меня коробит от подобного научного дебоширства во имя претенциозного «искусства». Не принесет ли это вред в отдаленном будущем? Не скажется ли эта блажь на будущем изучении эволюционных связей? Скорее всего нет, но мне представляется, что всегда лучше думать до, а не после того, как сделать что-либо. Суть предусмотрительности просто в том, чтобы стараться избегать решений и действий, последствия которых не до конца ясны.
Ракообразные
Я начал главу с разговора о скелете позвоночных. Аналогичный пример можно найти практически в любой другой группе животных. Приведу один, мой любимый пример: десятиногие ракообразные. Эта большая группа включает омаров, креветок, крабов и раков-отшельников. Тела всех ракообразных устроены одинаково. Скелет позвоночных состоит из твердых костей внутри мягкого тела. У ракообразных, напротив, скелет находится снаружи (так называемый экзоскелет) и состоит из жестких трубок, внутри которых находятся мягкие ткани. Эти трубки механически соединены примерно так же, как кости скелета. Вспомните, например, изящные шарнирные суставы ножек крабов либо омаров — или же более солидные подвески их клешней. Мышцы, обеспечивающие мощное сжатие клешней омара, находятся внутри трубок, составляющих клешню. У человека аналогичные мышцы, выполняющие «клешневой» щипок, крепятся к костям большого пальца и какого-нибудь другого пальца.
Как и у позвоночных (но иначе, чем у морских ежей и медуз), правая половина тела ракообразных симметрична левой. Их тело состоит из последовательности сегментов от головы до хвоста. Сегменты организованы по единому плану, но детали строения различны. Каждый сегмент образован короткой трубкой, жестко или с помощью шарнира (сустава) соединенной с двумя соседними сегментами. Органы и системы органов у ракообразных по всей длине тела организованы одинаково. Например, главный нервный ствол, протянутый по всей длине тела с брюшной стороны (а не со спинной, как у позвоночных), в каждом сегменте несет по два ганглия (нечто вроде минимозга[148]), от которых отходят нервы, иннервирующие сегмент.
По краям большинства сегментов находятся конечности, снова составленные из соединенных шарнирами трубок. Обычно конечность ракообразных оканчивается раздвоением, которое во многих случаях можно назвать клешней. Голова ракообразных также сегментирована, хотя регулярность ее структуры, как и в случае с позвоночными, не так очевидна. На голове пристроились пять пар конечностей, хотя это название им не очень подходит, поскольку они превратились в антенны и составные части челюстного аппарата. Из-за этого их обычно называют не конечностями, а придатками. Пять придаточных сегментов, встречающиеся без особых вариаций у всех ракообразных, — антенна первая (или антеннула), антенна вторая (собственно антенна), мандибула, максилла первая и максилла вторая. Первые два придатка — органы чувств. Остальные предназначены для пережевывания, измельчения и прочей обработки пищи. Спускаясь ниже, мы увидим ту же сегментную организацию с отличающейся специализацией конечностей: в средней части — те, что служат для ходьбы, а в хвостовой — для других целей, например, для плавания.
Узкое подогнутое брюшко самца краба
У омаров и креветок первая пара придатков на теле — клешни, а следующие четыре пары служат для ходьбы. Эти пять сегментов объединены в туловищный отдел. Остальная часть тела называется брюшком. Его сегменты, кроме тех, что на самом конце брюшка, оканчиваются своеобразными весельцами — похожими на перья плавательными придатками, столь необходимыми, например, утонченным креветкам. У крабов голова и туловище слились в единое целое (головогрудь), к которому крепятся все десять пар конечностей. Брюшко завернуто под головогрудь и сверху его не видно. Но если краба перевернуть, сразу показывается сегментированное брюшко. На иллюстрации на предыдущей странице показано типично узкое брюшко самца краба. У самок оно шире и по форме напоминает фартук. У раковотшельников необычное асимметричное брюшко, приспособленное для комфортного проживания в раковине моллюска. Кроме того, брюшко у них мягкое и незащищенное, так как эти функции панциря возложены на раковину.
Изменение частей тела ракообразных без изменения общего плана строения прекрасно иллюстрируют рисунки знаменитого зоолога XIX века Эрнста Геккеля, одного из верных приверженцев Дарвина в Германии (интересно, что приверженность не была взаимной, но, думаю, Дарвина восхитили бы способности Геккеля-рисовальщика). Как и со скелетом позвоночных в предыдущей главе, достаточно сравнить краба и лангуста — и вы сразу увидите точное соответствие частей тела. Каждая деталь экзоскелета в обоих случаях соединяется с одними и теми же деталями, хотя форма деталей, конечно, отличается. Снова, как у позвоночных, скелет как способ организации деталей инвариантен, а детали изменчивы. И снова очевидная и, я бы сказал, единственная разумная интерпретация этого факта — наличие у всех ракообразных общего предка, от которого они унаследовали скелет. Детали плана менялись в зависимости от потребностей каждого вида, но план остался неизменным.
Что сделал бы Дарси Томпсон, будь у него компьютер
В 1917 году великий шотландский зоолог Дарси Томпсон (D’Arcy Thompson) опубликовал книгу «О росте и форме», в последней главе которой представил миру свой ставший знаменитым метод трансформаций