Бесконечное число самых прекрасных форм - Шон Кэрролл

Одним словом, лучшие образцы научной мысли относятся к тому же разряду человеческого опыта, что и лучшие книги или фильмы. Загадка или драма захватывает нас, и мы следим за развитием событий, ведущих к некоему откровению, которое, если речь идет о лучших образцах, помогает нам яснее видеть и понимать окружающий мир. Главным ограничителем научной мысли является истина. Может ли невыдуманный мир науки вдохновлять и радовать в той же степени, что и воображаемый мир художественных произведений?

Сто лет назад Редьярд Киплинг опубликовал книгу сказок (Just so stories), вдохновленных его пребыванием в Индии. Чудесные сказки Киплинга — "Откуда у леопарда пятна", "Отчего у верблюда горб", "Как мотылек топнул ногой" и многие другие — рассказывают о том, как некоторые из самых любимых нами и самых необычных существ приобрели свои выдающиеся черты. Так вот, теперь биологи могут рассказать о бабочках, зебрах и леопардах истории не менее удивительные, чем сказки Киплинга о том, как появились пятна, полоски, горбы и рога. Но ко всему прочему они сообщают простые и изящные истины, углубляющие наше понимание животного мира, частью которого являемся мы сами.

Строение древних и современных животных. Рисунок Джейми Кэрролл.

Поразительное разнообразие форм встречается не только у животных, обитающих на суше и в море. Под землей, на разной глубине — от нескольких сантиметров в слое песка до сотен метров в каменистых породах — хранится летопись 600 млн лет истории животного мира. Это загадочные первые животные в сланцах Канадских Скалистых гор, это огромные туши динозавров в долинах американского Запада, это зубы и фрагменты черепов наших двуногих предков в Восточно-Африканской рифтовой долине. И кое-что из того, что скрыто под землей, порой оказывается чрезвычайно странным по сравнению с тем, что живет и дышит на земле.

Рис. 1.1. Окаменелости со дна реки Флорида. Кость млекопитающего, фрагменты панциря черепахи и зубы акул. Обратите внимание на разнообразие форм и размеров. Самый большой зуб принадлежат гигантской акуле Charcharadon megalodon. Собрано и сфотографировано Патриком Кэрроллом

Сам я сделал это удивительное открытие лишь недавно, и не где-нибудь, а во Флориде — излюбленном уголке отпускников и пенсионеров, ищущих солнца, развлечений и расслабленного отдыха. Здесь можно увидеть пальмы, прекрасные песчаные пляжи, грациозных пеликанов и скоп, обаятельных ламантинов и дельфинов, а также Homo sapiens в клетчатых шортах... А еще полутораметровых броненосцев, клыкастыхмастодонтов, пятнадцатиметровых акул, верблюдов, носорогов, ягуаров и саблезубых кошек.

Не верится? Это чистая правда. Надо просто знать, где искать.

Отправляйтесь к реке, проложившей себе путь меж песчаных берегов, копните ее дно лопатой — и, возможно, вы обнаружите зубы одного из десяти видов акул: от зазубренного и изогнутого зуба серой акулы до чудовищного пятнадцатисантиметрового клыка давно исчезнувшего монстра Charcharadon megalodon (рис. 1.1). В той же гальке можно отыскать следы недавнего геологического прошлого Флориды — кости тапиров, ленивцев, верблюдов, лошадей, глиптодонтов, мастодонтов, морских коров и других исчезнувших животных.

Такое разнообразие форм ныне живущих и вымерших животных в одном месте заставляет задуматься о двух важных вещах: как возникает неповторимая, индивидуальная форма животного? И откуда взялось столько разнообразных форм?

На первый взгляд может показаться, что вариантов строения животных слишком много. Однако есть несколько давно устоявшихся эволюционных тенденций, определяющих их дизайн, о которых мы и поговорим. В этой главе мы займемся поиском некоторых общих закономерностей строения и эволюции животных, чтобы свести это сбивающее с толку разнообразие к нескольким основным типам.

Основная закономерность строения животных становится очевидной уже в тот момент, когда пытаешься понять, что это за кость или зуб ты подхватил лопатой со дна реки во Флориде. Сложность в том, чтобы одновременно определить, какому животному принадлежал этот фрагмент и к какой части тела он относится. Почему это так трудно? На этом примере мы наблюдаем одну из закономерностей строения животных. Близкородственные животные, например, позвоночные, собраны из очень похожих деталей.

Рис. 1.2. Модульное строение позвоночных. Вверху: отпечаток десятисантиметровой саламандры юрского периода. Внизу: скелет пятиметрового зауропода Camarasaurus, также юрского периода. Фото саламандры предоставлено Нилом Шубином из Университета Чикаго, фото зауропода — Музеем естественной истории Карнеги.

Допустим, с небольшой помощью экспертов, нам удалось установить, что фрагмент кости принадлежал вымершей морской корове. Допустим, это ребро. Но какое? А если это фаланга пальца вымершей лошади, то какого именно пальца? Разглядывая отдельные кости, ответить на этот вопрос чрезвычайно сложно. Тут мы сталкиваемся со второй закономерностью строения животных: животные собраны из определенного набора сходных элементов, как будто из кубиков.

Некоторые из этих деталей могут быть небольшими, как фаланги пальцев, другие — огромными, как позвонки некоторых позвоночных. Эти основные элементы очень древние, и их пропорции сохранились у животных самого разного размера. Гигантский динозавр из группы зауропод и маленькая саламандра, жившие во время юрского периода (свыше 150 млн лет назад), демонстрируют одинаковую архитектуру, основанную

На ПОВТОРЯЮЩИХСЯ МОДУЛЯХ (рис 1.2).

Модульный дизайн характерен не только для позвоночных. В знаменитой сланцевой формации Берджес в Канаде обнаружены первые крупные и сложные животные, жившие в морях кембрийского периода свыше 500 млн лет назад. Они демонстрируют все те варианты модульного плана строения, которые характерны и для их современных потомков (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Модульная организация животных кембрийского периода. Ayshaeia pedunculata из группы Lobopodia (вверху) и трилобит Olenoides serratus (внизу) состоят из повторяющихся модулей. Фотографии предоставлены Чипом Кларком, Смитсоновский Институт.