Что толку болтаться в воздухе, не имея возможности менять высоту и поворачивать в нужную сторону, спросите вы. Не буду вдаваться в пространные объяснения, но с позиций генетики даже такой полет – уже большое достоинство, тем более для организмов, которые ведут прикрепленный (седентарный) образ жизни. Это особенно актуально для растений – любой участок земли время от времени, скажем, после пожара или наводнения, становится не пригодным для жизни. Растениям нужно много солнца, поэтому для них весь лес, кроме просветов, образовавшихся из‐за падения деревьев, не пригоден. Предки почти всех животных и растений обитали где‐то еще, и, скорее всего, у них есть гены, необходимые для того, чтобы попадать в новые места – неважно, куда. Поэтому семена одуванчика крепятся к невесомым пушинкам, а репейнику нужны крючки – чтобы цепляться за шерсть и мех животных. По той же причине множество насекомых дрейфует вместе с воздушным планктоном и опускается на неосвоенную территорию с каплями дождя.
Легкость, с которой мелкие твари дрейфуют по ветру, наводит нас на единственно возможную мысль: способность летать изначально эволюционировала у маленьких организмов – и пик Полетов на горе Невероятности кажется не таким уж недосягаемым. Очень маленькие существа могут летать вовсе без крыльев. Тех, что чуть покрупнее, поднимают в воздух крошечные крылышки – и вот мы уже направляемся к настоящим крыльям по ровному, отлогому склону горы Невероятности. На самом деле, как показало весьма оригинальное исследование Джоэла Кингсолвера и Мими Коэль из Калифорнийского университета Беркли, все не так примитивно. Кингсолвер и Коэль проверяли гипотезу об иной первоначальной функции крылышек у насекомых – они служили своеобразными солнечными элементами, необходимыми для обогрева. В те незапамятные времена крыльями не махали. Это были просто небольшие выросты на грудной клетке.
Авторы разработали хитроумную методику исследования. Сверяясь с палеонтологическими находками остатков первых насекомых, они изготовили простые деревянные модели. Одни без крыльев, другие с крылышками разной длины, причем у многих моделей крылышки были такие короткие, что их и крыльями‐то не назовешь, да и летать с такими трудновато. Модели насекомых разной величины испытывали в аэродинамической трубе, чтобы определить, насколько они эффективны с точки зрения аэродинамики. Кроме того, встроенные миниатюрные термометры показывали способность моделей улавливать свет яркого прожектора, имитирующий солнечные лучи.
Исследователи выяснили, что самые крохотные насекомые прекрасно летают и без крыльев – о чем мы и говорили. Моя приятная прогулка по склону горы Невероятности несколько осложняется тем выводом, что при очень маленьких размерах крылышки, похоже, не улучшают аэродинамических характеристик насекомого. Пока их длина не достигала сколько‐нибудь существенного значения, они не обеспечивали полезную подъемную силу. При двухсантиметровом туловище заметная подъемная сила возникала при длине крыльев, равной длине тельца. Крылышки, длина которых составляла всего 20 % длины тельца, не приносили модели ни малейшей пользы. На первый взгляд, у нас на пути к вершине возникает неожиданное препятствие: чтобы крылья одним махом выросли до необходимого размера, нужна мутация с очень сильным эффектом. Впрочем, его не так уж трудно обойти, если принять во внимание два дополнительных обстоятельства.
Во-первых, относительно большие крылья дают преимущества в полете только совсем крошечным насекомым. Насекомым покрупнее достаточную подъемную силу обеспечивают даже коротенькие крылья. Если постепенно наращивать длину крыльев при длине туловища 10 см, в какой‐то момент произойдет скачкообразное усиление аэродинамических свойств.
Что во‐вторых, мы поймем, вернувшись к самым мелким моделям насекомых. Для них доказано, что маленькие крылышки уже дают термический эффект. Крылышки чуть‐чуть большего размера лучше работают как солнечные батареи, но не создают подъемную силу. Судя по всему, для самых маленьких насекомых КПД “солнечных батарей” нарастает постепенно. Крылышки длиной 1 мм лучше, чем полное их отсутствие, 2 мм лучше, чем 1 мм – и так далее. Но так далее не до бесконечности. По достижении определенной длины эффективность “солнечных батарей” увеличивается уже гораздо медленнее. Следовательно, можно утверждать, что если преобладает аэродинамическая функция, само по себе постепенное повышение эффективности обогрева не стимулирует рост крыльев. Однако Кингсолвер и Коэль обнаружили хорошее решение этой проблемы. Как только у мелких насекомых развились крылышки ради аккумуляции солнечной энергии, некоторые виды по разным причинам стали увеличиваться в размерах. Тому есть несколько причин, развитие более крупных форм с течением времени – не редкость в животном мире. Может быть, насекомым выгоднее быть большими, потому что их с меньшей вероятностью съедят. Если в процессе эволюции они почему‐либо выросли, то вместе с ними должны были бы вырасти и их “солнечные батареи”, они же крылышки. В таком случае, увеличившись в размерах, насекомое со всеми своими крылышками и прочими органами автоматически перешло бы в ту категорию, для которой важнее аэродинамические преимущества, – и продолжило восхождение на гору Невероятности, пусть и к другому ее пику по другому склону.
Нельзя надеяться на точное воспроизведение в аэродинамической трубе тех процессов, которые происходили 400 миллионов лет назад в девонском периоде. Неизвестно, правда ли крылышки когда‐то служили насекомым лишь обогревательными элементами и до тех пор, пока все туловище по той или иной причине не увеличилось в размерах, были совершенно бесполезны в воздухе. Возможно, в естественных условиях шли иные физические процессы, отличные от смоделированных, и зачатки крыльев с самого начала развивались так, что становились более пригодными для летания. Однако эксперимент Кингсолвера и Коэль преподносит нам интереснейший урок. Он показывает нам новый тонкий маневр, учит лавировать и искать удобные подходы к вершине горы Невероятности.
У позвоночных, в большинстве своем относительно крупных животных, способность к полету, вероятно, вырабатывалась по другому сценарию. Функция управляемого полета эволюционировала независимо у птиц, летучих мышей (видимо, по меньшей мере в двух различных группах) и птерозавров. Многие животные, пусть они и не летали по‐настоящему, планировали с ветки на ветку, и это мог быть один из путей эволюции. В кронах деревьев кипит жизнь. Мы видим лес, который растет на земле. Пробираясь меж стволов, мы смотрим на лес с позиции больших, тяжеловесных и неуклюжих животных, устраивающих себе жилища на земле. Для нас дремучий лес подобен колоссальному сумрачному собору с арками и гулкими сводами и высоченным зеленым потолком. Но большинство его обитателей предпочитает верхние ярусы и видит его с другой стороны. Их лес – просторный, мягко колышущийся, залитый солнцем лиственный луг, который вообще‐то растет “на сваях”, хотя вряд ли их это интересует. На этом высотном лугу, никогда не спускаясь, проводит всю жизнь бесчисленное множество представителей животного мира. Луг – это место, где много зелени, а зелени много, потому что там много солнца, а солнечный свет – источник всей энергии на земле.
Рельеф поверхности не сплошной. Ажурный луг пестрит провалами, чуть зазеваешься – и долетишь до самой земли; тут не помешал бы мост. Многие виды животных хорошо экипированы, каждый по‐своему, и легко преодолевают довольно широкие пропасти. Попасть на противоположный край – зачастую вопрос жизни и смерти. Преимущества дают любые видоизменения в строении тела, которые помогают хоть немного, даже самую малость, увеличить дальность прыжка. Главное отличие белки от крысы – ее хвост. Хвост – не крыло, на нем далеко не улетишь. Но его “оперение” – пушистый мех – обеспечивает поверхность для создания подъемной силы. Крыса с беличьим хвостом, безусловно, могла бы перепрыгнуть через более широкую пропасть, чем крыса с обычным хвостом. И если у предков белки хвост напоминал крысиный, он должен был меняться долго и постепенно, становясь все более пушистым, пока не превратился бы в нормальный беличий хвост.
Говоря о беличьем хвосте, я употребил слово “оперение”, но это в гораздо большей мере относится к совершенно другому млекопитающему – карликовому летающему поссуму[7] (рис. 4.2). У этого сумчатого животного больше общего с поссумом и кенгуру, чем с белками или крысами. Оно живет высоко на ветвях австралийских эвкалиптовых рощ. Его хвост, конечно, не настоящее перо с хитрой системой крошечных крючков и бородок – это определенно изобретение птиц. Но хвост карликового поссума очень похож на перо, и работает он точно так же.
Кроме того, карликовый летающий поссум имеет перепонки – складки кожи, натянутые между локтем и коленом, благодаря которым он способен “перелететь” почти на 20 м. Другое семейство австралийских поссумов (семейство Petiuridae) еще больше преуспело в развитии кожистой перепонки. Гигантский летающий поссум (Petauroides volans) преодолевает расстояния до 100 м и может поворачивать на 90 градусов, хотя и у него перепонка достает только до локтевого сгиба. Еще увереннее чувствует себя в воздухе большая сумчатая летяга (Petauroides australis). Ее перепонка расположена между лучезапястным и голеностопным суставами, как и у сахарного летающего поссума (карликовой сумчатой летяги Petaurus breviceps) и более крупного беличьего поссума (сумчатой летяги Petaurus norfolcensis).
Рис. 4.2. Карликовый летающий поссум, Acrobates pygmaeus, австралийское млекопитающее.
Гигантская летяга, обитающая в дальневосточных лесах, и североамериканская летяга с виду почти такие же, хотя принадлежат к абсолютно другой группе млекопитающих. Это самые настоящие белки, грызуны, но у них, как у более ярких представителей сумчатых летяг, кожистые перепонки натянуты между лучезапястными и голеностопными суставами. Летают они ничуть не хуже сумчатых “планеристов”. В Африке встречаются и другие грызуны, у которых тоже прекрасно развита техника планирования в воздухе. Это шипохвостая летяга (шипохвост) и карликовая летяга (летяга-пигмей) – они и не белки даже и прыгать на большие расстояния научились явно самостоятельно, американские белки-летяги тут ни при чем. На Филиппинах обитают экзотические зверьки шерстокрылы, они же кагуаны, или так называемые лемуры-летяги, с еще более мощной кожистой мембраной – от шеи до хвоста и от кончиков передних лап до кончиков задних. Кто они такие на самом деле, неясно, но точно не лемуры – настоящие лемуры живут на Мадагаскаре и, хотя