Слепой часовщик. Как эволюция доказывает отсутствие замысла во Вселенной - Ричард Докинз

Электрорецепция, как назвали это явление, неплохо понятна нам на уровне физики, но, конечно, не на уровне того, на что это похоже — быть электрической рыбой. Следующее описание в равной степени подходит и к африканским, и к южноамериканским слабоэлектрическим рыбам — так велика конвергенция. Из передней части рыбы ток выходит в воду в виде кривых линий, которые загибаются назад и заканчиваются в области хвоста. На самом деле это не разрозненные “линии”, а непрерывное “поле”, невидимый электрический кокон, окружающий рыбу. Однако нам, людям, нагляднее будет представить его в виде совокупности кривых, которые выходят из рыбы через отверстия, расположенные в ряд на передней половине ее тела, а затем огибают ее и снова проникают внутрь через отверстия на кончике хвоста. У каждой такой “амбразуры” имеется нечто подобное миниатюрному вольтметру, контролирующему уровень напряжения. Если рыба парит в толще воды и вокруг нет никаких преград, то эти кривые гладкие. Каждый крохотный вольтметр регистрирует напряжение в соответствующем ему отверстии как “нормальное”. Но, как только поблизости появится какой-либо посторонний предмет, скажем камень или что-нибудь съедобное, линии тока, наткнувшиеся на этот предмет, изменят свою конфигурацию. Это повлияет на разность потенциалов в соответствующих отверстиях, и изменение будет зафиксировано соответствующими вольтметрами. Таким образом, теоретически компьютер, сопоставляя показания всех вольтметров, мог бы рассчитать расположение неоднородностей в окружающей воде. Именно это и делает мозг рыбы. Опять-таки это не обязательно означает, что рыбы сильны в математике. У них есть аппарат, который решает необходимые уравнения, точно так же как наш мозг бессознательно решает уравнения всякий раз, когда мы ловим мяч.

Крайне важно, чтобы тело нашей рыбы все время оставалось полностью выпрямленным. Если оно будет изгибаться, как у обычных рыб, то возникнут дополнительные искажения, учитывать которые находящемуся в голове “компьютеру” проблематично. Электрические рыбы как минимум дважды независимо обнаружили эту хитроумную методику навигации, однако за нее пришлось заплатить: они были вынуждены отказаться от обычного для рыб — и очень эффективного — способа передвижения, когда все тело волнообразно извивается. Им всегда приходится держаться вытянутыми по струнке, но зато у них есть сплошной длинный плавник, идущий вдоль тела. Таким образом, волнообразно извивается не вся рыба, а только этот плавник. Перемещение в воде происходит довольно медленно, однако все-таки происходит, и судя по всему, жертва себя оправдывает: потери в скорости явно компенсируются способностью ориентироваться в пространстве. Восхитительнее всего то, что южноамериканские и африканские электрические рыбы пришли почти к одинаковому решению, но все же не вполне. Кое-какое несоответствие их разоблачает. Цельный длинный плавник, идущий вдоль всего тела, возник как у тех, так и у других, однако у африканских рыб он расположен на спине, а у южноамериканских — на брюхе. Как мы уже видели, такие различия в мелочах очень типичны для конвергентной эволюции. Разумеется, и конвергентным разработкам разумных инженеров они тоже очень свойственны.

Несмотря на то что большинство слабоэлектрических рыб — как в Африке, так и в Южной Америке — производят свои электрические разряды в виде обособленных импульсов и потому относятся к так называемым импульсным видам, представители небольшого количества видов, называемых “волновыми”, действуют иначе. Не буду углубляться в детали. Для нас тут интересно то, что такое разделение на “импульсных” и “волновых” тоже независимо возникло в ходе эволюции дважды, в не родственных друг другу группах рыб Старого и Нового Света.

Среди известных мне примеров конвергентной эволюции один из самых причудливых являют так называемые периодические цикады. Перед тем как перейти собственно к конвергенции, изложу кое-какую общую информацию. У многих насекомых имеется четкое разделение на ювенильную питающуюся стадию, которая длится бóльшую часть их жизни, и относительно короткую взрослую стадию, во время которой происходит размножение. Например, поденки почти всю свою жизнь проводят под водой в виде питающихся личинок, чтобы затем выпорхнуть всего на один день, в который вмещается вся их взрослая жизнь. Взрослую особь можно сравнить с недолговечным крылатым семенем клена, а личинку — с самим деревом. Разница только в том, что клен производит множество семян и разбрасывает их год за годом, а личинка поденки дает начало всего одной взрослой особи в конце своей собственной жизни. Как бы то ни было, у периодических цикад эта тенденция приняла экстремальную форму. Взрослые особи живут несколько недель, но вот “молодая” стадия (формально говоря, это нимфы, а не личинки) длится аж 13 лет у одних разновидностей и 17 лет у других. После 13 (или 17) лет подземного заточения взрослые цикады выходят на поверхность практически одновременно. Этих цикад за их зрелищные нашествия, происходящие в каждой конкретной местности раз в 13 (или 17) лет, американцы в просторечии ошибочно называют саранчой. Существующие разновидности называются соответственно 13-летними и 17-летними цикадами.

А вот теперь факт действительно примечательный. Можно было бы подумать, что один вид цикад 13-летний, а другой — 17-летний. Но, оказывается, все не так: их целых три вида, и у каждого есть 13-летняя и 17-летняя разновидность, или раса. Разделение на 13-летнюю и 17-летнюю расы достигалось независимо по крайней мере трижды. Зачем? Неизвестно. Единственное предположение, которое когда-либо высказывалось, состоит в том, что 13 и 17, в отличие от 14, 15 и 16, — это простые числа. Простыми называются те числа, которые не делятся нацело ни на какое другое число. Соображения были такие. Преимущество животных, периодически высыпающих несметными полчищами, в том, что они поочередно то “подавляют численностью” своих врагов — хищников и паразитов, — то заставляют их голодать. И если нашествия цикад повторяются аккуратно раз в n лет, где n — простое число, тогда врагам намного сложнее синхронизировать с ними свой жизненный цикл. Например, если бы цикады появлялись каждые 14 лет, они могли бы стать добычей для паразита с 7-летним жизненным циклом. Это странное объяснение, но не более странное, чем сам объясняемый феномен. Мы действительно не знаем, что такого особенного в 13-летнем и 17-летнем сроках. Здесь для нас важно то, что в этих сроках должно быть нечто особенное, раз три различных вида цикад пришли к ним самостоятельно.

Случаи конвергенции во множестве происходят тогда, когда два или несколько континентов оказываются изолированными друг от друга в течение долгого времени и примерно один и тот же ряд “профессий” оказывается освоен представителями неродственных групп животных. Под “профессией” я имею в виду способ зарабатывать на жизнь — например, копать червей, разорять муравейники, охотиться на крупных травоядных или объедать кроны деревьев. Хорошим примером может послужить конвергентная эволюция всего спектра профессий млекопитающих в Южной Америке, Австралии и Старом Свете.

Эти континенты не были разделенными всегда. Наши жизни измеряются десятилетиями, даже наши цивилизации и династии длятся всего лишь сотни лет, и потому мы привыкли считать карту мира и очертания континентов неизменными. Теорию о том, что континенты передвигаются, немецкий геофизик Альфред Вегенер выдвинул еще давно, но смеяться над ним перестали только после Второй мировой войны. Тот примечательный факт, что Южная Америка и Африка слегка напоминают кусочки одного пазла, считался не более чем забавным совпадением. В ходе одной из самых быстрых и бескомпромиссных революций, какие только знал научный мир, прежняя сомнительная теория “дрейфа континентов” получила всеобщее признание под именем тектоники плит. Теперь мы располагаем буквально бесчисленными доказательствами в пользу того, что, например, Южная Америка действительно когда-то откололась от Африки, но моя книга не по геологии, и я не буду здесь излагать эти доказательства. Для нас с вами важно, что континентальный дрейф происходил в том же медленном масштабе времени, что и эволюция животных. И если мы хотим понять траекторию эволюции животного мира этих континентов, то пренебрегать фактом их дрейфа мы не можем.