ых зоологов. Однако в природе немало морских звезд, у которых количество рук отлично от пяти; более того, даже среди добропорядочных пятируких видов попадаются отдельные особи с трех-, четырех- и шестилучевой симметрией, что противоречит такой идеалистической точке зрения.
С другой стороны, лучевая симметрия характерна даже для ползающих иглокожих, хотя от животного, которое всю жизнь копошится на морском дне, этого совсем не ждешь. И видимо, лучевая симметрия – вовсе не пустяк для них: все их руки одинаковы, и им все равно, куда идти. В каждый момент времени одна из рук морской звезды играет роль ведущей, но потом другая рука становится главнее. За долгие годы эволюции некоторые иглокожие “заново открыли” для себя билатеральную симметрию. У сердцевидных и плоских морских ежей, которые зарываются в песок и, очевидно, в борьбе с его массой должны были обрести обтекаемые контуры тела (в целом явно те же, что у морских ежей с пятилучевой симметрией), сформировалась передне-задняя асимметрия и, сверх того, лево-правая асимметрия.
Пытаясь “вывести” с помощью “Слепого часовщика” правдоподобные биоморфы, я хотел сделать их похожими на настоящих, фантастически красивых иглокожих. Однако все мои попытки воссоздать пятилучевую симметрию провалились. Эмбриологический калейдоскоп “Слепого часовщика” оказался не тем, что нужно. Ему недоставало необходимого количества “зеркал”. Но, как мы знаем, среди иглокожих встречаются “белые вороны”, уклонившиеся от обязательной пятилучевой симметрии, и я немного смухлевал – нарисовал морских звезд, офиур и морских ежей с четным числом лучей (рис. 7.9).
Рис. 7.9. Компьютерные биоморфы – почти такие же, как настоящие иглокожие, только вот пятилучевую симметрию воссоздать не удается. Для этого пришлось бы переписать всю программу.
Ничего не поделаешь – существующая версия программы “Слепой часовщик” не позволяет разводить биоморфы с пятилучевой симметрией (этот факт подтверждает главную идею данной главы). Чтобы исправить недочет, мне пришлось бы переписать программу (не просто изменить число мутаций для имеющегося в наличии гена, а добавить еще одно “зеркало”) и ввести новый тип калейдоскопических мутаций. Я уверен, что при этом можно было бы добиться гораздо большего сходства с большинством основных групп иглокожих за счет обычных случайных мутаций и отбора, пусть и длительного. С помощью описанной в “Слепом часовщике” первой версии программы удается воспроизвести лишь те мутации, что зеркально отражаются слева направо. Я решил переделать ее – запрограммировать серию “зеркал” с генетическим контролем, – и сейчас с помощью этого открытого для пользователей ресурса можно создавать биоморфы с четырехлучевой симметрией, в виде свастики и трехконечной “вертушки”.
Я рассказал вам о разных типах симметрии, чтобы объяснить суть калейдоскопической эмбриологии. В живой природе есть еще один не менее важный, хотя не такой зрелищный, феномен – сегментация (метамерия). Сегментация – это сериальное повторение элементов строения организма вдоль всего тела, и чаще она наблюдается у животных с длинным, зеркально симметричным телом. Первыми вспоминаются аннелиды (кольчатые черви, сухопутные земляные черви, а также морские кольчатые черви – пескожилы, нереиды и другие) и членистоногие (насекомые, ракообразные, многоножки, трилобиты и прочие), но и позвоночным вроде нас тоже присуща метамерия, хотя несколько иного рода. Тело членистоногого представляет собой последовательный ряд сегментов с теми или иными особенностями – вроде железнодорожного состава, в котором все вагоны примерно одинаковые, но с небольшими отличиями. Многоножка подобна товарному поезду с похожими как две капли воды вагонами. Других членистоногих можно считать улучшенными моделями многоножек: в их поездах каждая открытая платформа и каждый вагон имеет свое назначение (рис. 7.10).
Строение тела многоножки примитивно и однообразно. По всей длине “состава” повторяются объемные, зеркально симметричные фрагменты. Но если отойти дальше от многоножек и их разновидностей, станет заметна устойчивая эволюционная тенденция к уменьшению сходства между сегментами – не все эффекты мутаций будут просто повторяться в каждом сегменте. Насекомые напоминают многоножек, у которых ножки остались только в трех сегментах – седьмом, восьмом и девятом, считая от головы. У пауков конечности сохранились в четырех сегментах. На самом деле и пауки, и насекомые помимо своих собственно ножек частично сохранили и первичные конечности. Просто они используют их иначе – например, как антенны или челюсти. Омары и, скорее даже, крабы продвинулись еще дальше по пути дифференциации сегментов.
У гусениц ближе к голове есть три пары “правильных” ножек, какие и подобает иметь насекомому, а вот задние пары также подверглись реформам. Эти измененные ножки мягче состоящих из сочлененных фрагментов типичных крепких ног, расположенных в трех грудных сегментах, да и по другим признакам они тоже отличаются от настоящих. В седьмом и восьмом сегментах у насекомых, как правило, имеются крылья. Некоторые насекомые бескрылые, и их предки никогда не имели крыльев. Другие – например, блохи и рабочие муравьи – за время долгой эволюции утратили крылья, хотя их предки были крылатыми. У муравьев есть генетический аппарат для формирования крыльев – любая самка, если растить ее должным образом, может стать маткой (царицей), а у матки крылья есть. Любопытно, что муравьиная матка в течение жизни теряет крылья и даже обламывает их сама по окончании брачного полета, прежде чем спрятаться в муравейнике. Под землей крылья мешают, как и среди лесной растительности или в шерсти животных и перьях птиц, где обычно находят прибежище блохи.
Рис. 7.10. У членистоногих сегменты повторяются от головы к хвосту, зачастую с некоторыми вариациями: ракообразное подкласса мистакокарид, Derocheilocaris; гусеница большого павлиньего глаза, Saturnia Pyri; десятиногий рак, Penaeus; многоножка из группы симфила, Scutigerella.
Блохи избавились от обеих пар крыльев, а вот мухи, несметное множество видов которых, включая комаров, составляет колоссальное семейство Diptera, лишились только одной пары, а вторую сохранили. Первая осталась в сильно редуцированном виде – это жужжальца, похожие на крошечные молоточки, которые торчат позади основных крыльев (рис. 7.11). Жужжальца не способны выполнять функции крыльев, это ясно и без технического образования. Но вот зачем все же нужны жужжальца, без хорошего технического образования не понять. По-видимому, они служат миниатюрным стабилизирующим устройством и играют ту же роль для насекомого, что и гироскоп для самолета и ракеты. Жужжальца вибрируют с той же частотой, с какой насекомое машет крылышками. Малюсенькие датчики у основания жужжалец реагируют на вращающие силы, направленные по трем осям, – как говорят в авиации, на крен по продольной и поперечной оси и на рысканье. Все в духе эволюции – приспособиться и пользоваться тем, что уже есть. Авиаконструктор проектирует стабилизирующее устройство, вычерчивая его на кульмане с нуля. Эволюция модифицирует то, что уже имеется, в данном случае крыло, и достигает того же результата.
Рис. 7.11. У всех членов семейства Diptera (комары, мухи) вторую пару крылышек заменяют жужжальца. У комара-долгоножки они видны особенно отчетливо. Слева Tipula maxima, справа Ctenophora ornate (ножки и правое крыло не показаны).
В простом видоизменении сегментов ничего нет от калейдоскопа – как раз наоборот. Но к калейдоскопическим (в менее прямолинейном смысле, чем мы имели в виду до сих пор) можно отнести изменения иного рода. Строение тела членистоногого можно сравнить с предложением, в котором есть круглые скобки (если в предложении открываются скобки <вроде этих>, то их обязательно следует закрыть). Фразу в скобках можно сократить или дополнить, но независимо от ее сложности каждой открывающей скобке – знаку ‘(’ – должна отвечать закрывающая – знак ‘)’. Точно так же надо расставлять кавычки, по правилам грамматики. Что еще интереснее, этот закон распространяется и на выделяемые конструкции внутри предложения. Начало фразы “учитель, севший на кнопку…” аналогично открывающей скобке и требует сказуемого. Можно сказать: “Учитель подскочил” или “учитель, севший на кнопку, подскочил”, но нельзя оборвать фразу на полуслове – если только это не ответ на вопрос и не название произведения живописи, когда понятно, к чему вы клоните. В грамматике предложения должны быть правильно построены. По той же причине ближе к голове креветки, омара и краба всегда расположены шесть первых сегментов, а сзади всегда есть тельсон – последний особый сегмент. Все, что в середине, может варьироваться.
Мы изучили один вид калейдоскопических эффектов мутаций – зеркально отображенных относительно разных плоскостей симметрии. “Грамматические” эффекты мутации роднит с калейдоскопом другое свойство. Опять‐таки, не все вариации разрешены, но в данном случае лимитирует не симметрия, а принцип, который можно сформулировать так: при любом количестве суставов на конце ноги должна быть клешня. Мы с Тедом Келером, сотрудником корпорации Apple, разработали программу с учетом правил такого рода. Она напоминает “Слепого часовщика”, но производит “животных”, которых мы назвали артроморфами и в эмбриональном развитии которых действуют правила, отсутствующие в программе для биоморфов. “Тела” компьютерных артроморфов, как и живых членистоногих, представляют собой цепочку сегментов. Каждый сегмент – это округлая часть “тела”, а его форма и размер определяются такими же “генами”, как и у биоморфов. По бокам каждого сегмента могут торчать (а могут и не торчать) ножки, состоящие из члеников. За это – а также за толщину ног, количество, длину и углы соединения члеников – тоже отвечают гены. От генов же зависит, будет ли на конце ножки клешня, а если будет – то какой формы.
Если бы эмбриональное развитие артроморфов шло так же, как у биоморфов, то количество сегментов должен был бы регулировать некий ген –