Требуется сборка. Расшифровываем четыре миллиарда лет истории жизни – от древних окаменелостей до ДНК - Нил Шубин

В науке Ланкестером двигал такой же неистовый скептицизм, как при разоблачении обмана. После Оксфорда он изучал анатомию на практике при Зоологической станции в Неаполе и стал экспертом по моллюскам, морским улиткам и креветкам. В его руках анатомия этих существ выдавала свои секреты, и он продолжал добывать доказательства, к чему бы это ни приводило.

Вслед за Дарвином ученые начали искать сходство между разными видами организмов, чтобы подобрать ключ к их происхождению. Вспомните: логика Дарвина состояла в том, что анатомическое сходство разных видов свидетельствует об их происхождении от общего предка. Гексли идентифицировал несколько групп рыб, приходившихся очень близкими родственниками животным с конечностями, поскольку их плавники имели версии костей рук. Аналогичным образом он и другие ученые использовали анатомическое сходство для демонстрации родства птиц и млекопитающих с различными земноводными. Такой способ рассуждений подталкивал к выводу: более близкородственные виды должны иметь более выраженное сходство, чем дальние родственники.

Ланкестер обнаружил кое-что еще: он обратил внимание на одно обстоятельство, которое другие ученые либо не замечали, либо игнорировали. Работая с морскими животными, он отметил, что многие виды эволюционировали не путем приобретения признаков, а путем их потери. Отключение структур и упрощение, или, как говорил Ланкестер, “вырождение”, предлагало новые способы существования. Он обратил внимание, что существа, переходящие к паразитическому образу жизни, упрощаются и теряют разные части тела, часто даже целые органы. У креветок есть хвост, панцирь, глаза и нервная трубка, но паразитические ракообразные, живущие в кишечнике других существ, практически неузнаваемы по этим признакам. Они отказались от панциря, глаз и даже многих пищеварительных органов.

Изучение вырождения привело к еще более глубоким и важным выводам. Вне зависимости от того, в какой части планеты живут паразитические ракообразные и какую часть тела хозяина они избрали, будь то кишечник или жабры, они всегда теряют одни и те же части тела. И это наблюдение справедливо для многих других случаев вырождения. Пещерные животные – рыбы, земноводные или ракообразные – теряют органы, чтобы эффективнее существовать в темноте пещер, сохраняя энергию, которая в противном случае была бы потрачена на создание и поддержание бесполезных органов. Удивительно, что разные виды независимым образом эволюционируют по одному и тому же пути: они обесцвечиваются, лишаются глаз и часто сокращают размер конечностей.

Наверное, самый яркий пример вырождения – змеи, лишившиеся конечностей (исключение составляют рудиментарные остатки конечностей у некоторых видов). Но у змей план строения тела претерпел не только упрощение: их тела удлинились за счет приобретения новых позвонков и ребер. Это связано с образом жизни и перемещением за счет скольжения. При таком способе перемещения конечности только мешают.

Ланкестер знал, что змеевидное тело есть не только у змей. Некоторые виды ящериц имеют сильно укороченные конечности и удлиненные тела. Одна отдаленно родственная группа пресмыкающихся, называемых амфисбенами (или двуходками), характеризуется длинными телами и отсутствием конечностей. Вполне простительно спутать их со змеями или ящерицами, но у них совсем другое анатомическое строение головы. В этой игре участвуют даже земноводные. Земноводное животное червяга имеет длинное тело и не имеет конечностей. Вот вам примеры, как одни и те же признаки и способы эволюции то и дело возникают у разных видов животных.

Независимые изобретения – весьма обычный случай и в человеческой цивилизации. Телефон, игрушка йо-йо или теория эволюции: идеи и технологии часто формируются в головах разных людей более или менее синхронно. Возможно, идеи носятся в воздухе, поскольку пришло их время, или напрашиваются усовершенствования существующих технологий, или работают какие-то глубинные закономерности появления изобретений. Какой бы ни была причина, “множественность” настолько распространена, что кажется общим правилом в некоторых сферах человеческой деятельности. То же самое справедливо для мира природы.

Биологическая множественность может отражать внутренние механизмы работы природы. Чтобы понять, в чем тут дело, мы должны вернуться к рассказу о неприметных животных Огюста Дюмериля.

Спокойная манера говорить и доброжелательность кардинальным образом отличали Дэвида Уэйка из Калифорнийского университета в Беркли от Рэя Ланкестера. Однако начиная с 1960-х годов влияние работ Уэйка было не менее глубоким. Ланкестер специализировался на морских животных, а Уэйк посвятил свою жизнь в науке изучению саламандр.

Как бы нам повезло, если бы мы обладали некоторыми биологическими свойствами саламандр! Если у них отрезать конечность, они восстанавливают ее полностью, со всеми мышцами, костями, нервами и кровеносными сосудами. После повреждения саламандры умеют заново выращивать сердце и даже спинной мозг. У них есть удивительные новшества – от разных типов ядовитых желез до способов захвата пищи. Более сорока лет студенты и ученые из десятков стран приезжали в Беркли, чтобы изучать биологию саламандр. Уэйк – это современный Дюмериль, нашедший удивительные биологические закономерности в незамысловатых на вид саламандрах.

Дэвид Уэйк ищет саламандр в Мексике

Со времен Дюмериля известно, что саламандры обычно родятся в одной среде, а повзрослев, перебираются в другую. Многие виды вылупляются в воде, а затем в результате метаморфоза приспосабливаются к жизни на суше. И этот переход к наземному существованию требует целого ряда изменений образа жизни, особенно способа питания.

Всех хищников, грубо говоря, можно разделить на две категории. Большинство приближают рот к добыче: львы, гепарды и крокодилы зажимают в пасти или кусают, когда догоняют добычу, или тихонько поджидают, когда жертва подойдет поближе. Другие захватывают пищу иначе: они подносят ее ко рту. Взрослые саламандры относятся именно к этой категории.

Находясь в воде, саламандры засасывают насекомых или мелких ракообразных к себе в рот. Мелкие косточки в основании их гортани, а также другие кости верхней части черепа позволяют расширять ротовую полость и создавать вакуум, за счет которого вода и добыча попадают в рот. В воде такая стратегия работает хорошо, но на суше она не годится. Чтобы достичь достаточной мощности для всасывания крупной добычи в воздухе и ее перемещения в рот, на суше животным понадобился бы вакуумный насос размером больше их собственного тела.

На суше для доставки добычи в рот саламандры используют множество трюков. Некоторые виды быстро раскручивают язык, захватывают добычу и скручивают язык. Их язык высовывается почти на половину длины тела, высвобождая липкий кончик, что позволяет схватить мелких насекомых и засунуть их в рот. Для этого фокуса у саламандр есть два механизма, которые позволяют выбрасывать язык наружу и убирать его внутрь. Такой специализированный язык – одно из самых удивительных изобретений природы, и в этом механизме кроются сюрпризы, углубляющие наше понимание истории жизни на Земле в целом (пусть для кого-то подобное утверждение и отдает эзотерикой). Поскольку ценность и красота этой системы проявляются в анатомических деталях, нам нужно немного глубже исследовать анатомию саламандр.