Эволюция на пальцах. Для детей и родителей, которые хотят объяснять детям - Александр Никонов

Так постепенно человек каменного века распространился по всей планете. И постепенно съел всю мегафауну, то есть уничтожил на своем пути практически всех огромных животных — мамонтов, шерстистых носорогов, оленей, огромных ленивцев, обитавших в Америке. После этого ему пришлось переключиться на более мелкую добычу — например, птиц, и изобретать для этого силки, лук со стрелами.

Но люди продолжали размножаться, а планета не резиновая, и призрак чашки Петри замаячил над ней. Кончился мир изобилия и счастья. Питания отчаянно не хватало. Охотничьи угодья уже не могли вынести такой нагрузки. Считается, что в эту эпоху вымерло до 90 % населения планеты. Люди умирали от голода и от болезней, сопутствующих голоданию, погибали в междоусобных войнах, в которых племена дрались за территорию и охотились друг на друга, потому что люди ведь тоже сделаны из мяса, которое можно съесть. Это был типичный экологический кризис, то есть кризис исчерпания среды.

Почему вымерли не все? И что позволило выжить оставшимся?

Переход на новые технологии — вот что!

Это ещё один закон эволюции, запомните его — каждый экологический кризис, то есть кризис исчерпания среды, преодолевается переходом на новые технологии добычи и переработки энергии.

Непонятно? Сейчас объясню.

Когда обезьяны изобрели и начали совершенствовать орудия труда и охоты, то чего они на самом деле добились? Они получили возможность охотиться на тех зверей, которых без оружия добыть бы не смогли — например, слонов, мамонтов, носорогов, саблезубых тигров. Оружие — великая сила! С той территории, где раньше жила стая, а теперь начало жить вооружённое племя, стало возможно добывать намного больше мяса, то есть больше пищевой энергии. А значит, эта территория уже могла прокормить больше народу — например, только сто безоружных обезьян могло тут прокормиться падалью, личинками, плодами и мелкими зверюшками, а вооружённых — уже пятьсот или тысяча! Значит, повысилась ёмкость ареала обитания.

Это важно: новые технологии добычи повышают ёмкость ареала, позволяют его использовать более эффективно, получать с той же площади больше энергии для жизни. Раньше эта энергия была недоступна, а теперь — научились!

Такое преодоление экологического кризиса, между прочим, результат работы не только изобретательного разума. Аналогичным образом преодолевает кризисы и безмозглая природа. Так однажды она перешла с холоднокровных моделей на теплокровные. Холоднокровным нужен внешний источник тепла для доведения своего «двигателя» до рабочей температуры, а теплокровные устроены сложнее — у них есть дополнительная топка внутри. Поэтому в каком-то смысле им удобнее, они сами себя согревают и меньше зависят от внешней природы. Но за это приходится платить дорогую цену: теплокровным животным для поддержания рабочей температуры тела приходится жрать в десять раз больше, чем экономичным холоднокровным, которые зависят от солнечного нагрева. Подогрев — дело очень дорогое, об этом знают жители всех холодных стран. Зато преимущества, полученные с помощью такого усложнения конструкции, так существенны, что ныне именно теплокровные царят на планете, задвинув устаревшие и более примитивные модели на задворки биосферы.

Природа — неплохой изобретатель!

Вот ещё один чудесный пример её изобретательства. В далёкие-далёкие времена, когда на молодой Земле только начинала возникать жизнь, первые примитивные одноклеточные создания — цианобактерии — выделяли кислород в качестве отхода, то есть кислород был побочным продуктом их жизнедеятельности. Тогда в атмосфере нашей планеты было меньше этого газа, чем сейчас. По одной из гипотез, именно размножившиеся до умопомрачения цианобактерии напустили в атмосферу планеты столько кислорода, что начали задыхаться от собственных ядовитых выделений. Это был типичный эволюционный кризис или экологическая катастрофа, которая происходит с микробами в чашке Петри, только теперь чашкой служила целая планета.

Но поскольку планета больше и разнообразнее стеклянной чашки, здесь процессы идут сложнее и интереснее. Кислородные отбросы эволюция использовала, как ресурс: в ядовитой для цианобактерий кислородной атмосфере получили распространение другие живые существа, для которых кислород был живительным газом, а не ядом — эукариоты. Это были одноклеточные создания, которые кислородом дышали. Они были устроены сложнее цианобактерий, у них уже имелось клеточное ядро. Это были наши одноклеточные предки! Мы с вами сделаны из эукариотических клеток. Мы — потомки тех, кто вырос на куче отбросов. Только для нас эти отбросы оказались благотворным ресурсом. Так же, как для жука-навозника дерьмо млекопитающих — живительный ресурс и вкусняшка.

В общем, природа с помощью новой, более сложной конструкции надстроилась и преодолела кризис. То же самое она провернула, когда после глобального похолодания заменила столь огромных неповоротливых динозавров юркими смышлёными млекопитающими с собственной печкой внутри — поменяла более примитивную конструкцию на усложнённую.

Важный вопрос: а почему на планете вымерли не все цианобактерии? Почему вымерли не все холоднокровные? Почему, наконец, истребив собственную кормовую базу, вымерли не все люди во время кризиса перенаселения? Ведь в чашке Петри вымирают все микробы!

Ответ был дан чуть выше, причем я употребил крайне важное слово, наверняка проскочившее мимо вашего внимания, — «разнообразие». Вся планета устроена намного сложнее чашки Петри, в ней уйма разного, и это позволяет лавировать. Именно разнообразие и спасает.

Ещё один закон эволюции — закон необходимого разнообразия. Чтобы система была устойчивой, она должна быть разнообразной. Потому что внешние условия все время меняются.

При очень резких и неблагоприятных изменениях любой вид может вымереть целиком. Но если изменения не столь катастрофичны, а разнообразие свойств внутри вида велико, кто-то, глядишь, и выживет. Например, из-за извержения вулкана и затемнения атмосферы вулканическим пеплом резко упала температура. Какой-то теплолюбивый вид в некоей местности вымер почти весь. Выжило только небольшое количество особей, у которых был самый толстый слой согревающего подкожного жира. Раньше этот слой им не помогал, а только вредил — они были неповоротливыми, их меньше любили самки, над этими увальнями вечно смеялись. Они еле выживали, толстые и некрасивые. Но в изменившихся условиях их недостаток, обусловленный дефектным геном, отвечающим за ожирение, вдруг превратился в решающее преимущество!.. И далее среда начинает сдвигать вид в лице выживших толстяков в сторону увеличения жирового слоя.

Что же получается?

Разнообразие свойств — это очень здорово для выживания. Именно оно позволяет преодолевать кризисы.

В критических условиях похолодания вчерашние аутсайдеры — например, мелкие теплокровные, шныряющие между ног у царей природы динозавров, — вдруг выходят на первый план и начинают царить сами, просто потому, что температурные условия на планете изменились, а они умеют сами себя согревать.

Однако для того, чтобы система выжила в критический момент, нужно, чтобы у нее заранее был накоплен этот резерв разнообразия, иначе просто некому будет выживать. А спасительный резерв свойств возникает не в момент кризиса, а загодя, в сытое благословенное время. Микробы, дышащие кислородом, должны были существовать вместе с цианобактериями, хоть и не играли главной роли в мире цианобактерий, а пребывали на краю биосферы. Теплокровные млекопитающие жили уже во времена динозавров, но кто на них тогда обращал внимание, на эту странную, неэкономичную, постоянно что-то жующую мелочь? Вчерашним аутсайдерам повезло: они были резервом природы, не зная об этом.