Восхождение на гору Невероятности - Ричард Докинз

В контексте этой главы на первый план выходит одна особенность зеркальной (право-левой, или билатеральной) симметрии – мутация сказывается не в одной зоне организма животного, а сразу в двух одновременно. Это я и называю калейдоскопической эмбриологией – мутации будто отражаются в зеркалах. Но билатеральная симметрия – не единственный вариант. Мутационные зеркала могут располагаться и в других плоскостях. Биоморфы на рис. 7.1с симметричны как по ширине, так и по длине. Словно бы установили перпендикулярно два зеркала. Реальные создания с “двухзеркальной” эмбриологией встречаются в природе гораздо реже, чем симметричные относительно одной плоскости. Таков, например, венерин пояс, дивный мираж, лентовидный планктонный организм, который принадлежит к типу гребневиков, или ктенофор (тип Ctenophora)[21]. Более распространены эмбриологические калейдоскопы с четырьмя плоскостями симметрии по четырем направлениям, как на рис. 7.1d. Такая геометрия присуща многим медузам, которые относятся к типу книдарий (Cnidaria). Представители этого типа либо плавают в море (как сами медузы), либо, как актинии, цепляются за морское дно, поэтому не испытывают сжатия по оси, характерного для ползающих существ – например, червей. У них были все основания сформировать различающиеся верхнюю и нижнюю стороны тела, но по направлениям от переднего конца к заднему и справа налево никакие силы не действуют. Поэтому, если смотреть сверху, непонятно, с чего бы какой‐нибудь одной стороне тела отличаться от любой другой – и они действительно обладают радиальной симметрией. Изображенные на рис. 7.2 медузы обладают четырехлучевой радиальной симметрией, но, как мы еще увидим, осей может быть больше. Автор этого и многих других рисунков в этой главе – знаменитый немецкий зоолог и талантливый художник-иллюстратор Эрнст Геккель[22].

Рис. 7.2. Ставромедуза, животное с четырехлучевой симметрией. Обратите внимание на зеркальную симметрию всех лучей, таким образом, максимальное число отражений – восемь.

Симметрия такого типа приводит к бесконечному разнообразию форм, но с одним ограничением, которое, впрочем, как и “калейдоскоп”, может оказаться полезным. Случайные изменения будут затрагивать одновременно все четыре сектора. Поскольку четырежды воспроизведенные элементы часто еще и зеркально отражаются, эффект каждой мутации повторяется восемь раз. Это хорошо видно на примере ставромедузы (рис. 7.2): на концах ее “рук” имеются щупальца, собранные в кисточки, по две кисточки на каждой руке, всего восемь. Можно предположить, что эффект мутации, влияющей на форму кисточки, воспроизвелся бы восемь раз. По геометрии биоморфов, показанных на рис. 7.3, можно судить о том, как выглядела бы фигура с радиальной симметрией того же типа без дополнительного удвоения. Вряд ли вы найдете животное с симметрией такого типа, столь похожее на свастику или на остров Мэн, однако на рис. 7.3 изображено нечто в этом роде. Это сперматозоид речного рака.

Большинство животных с лучевой симметрией обладает еще и зеркальной симметрией относительно лучей, сколько бы их ни было. Для нас имеет значение кратность воспроизведения эффекта одной мутации, поэтому мы должны посчитать лучи и умножить это число на два. Можно предположить, что у типичной морской звезды с пятью зеркально-симметричными концами (“руками”) каждая мутация “отражается” десять раз.

Геккель особенно увлекался рисованием одноклеточных организмов, таких как диатомеи (рис. 7.4). Перед нами калейдоскопические узоры, полученные “с помощью” двух, трех, четырех, пяти и более “зеркал” в сочетании с отражением левой и правой сторон каждой “руки”. При всех типах симметрии для эмбрионального развития характерна повторяемость эффектов мутаций в нескольких определенных зонах. Например, пятилучевая звезда в верхней части рисунка 7.4 могла мутировать так, что ее концы стали острее. Тогда все пять лучей должны заостриться синхронно. Нам не нужно было бы сидеть и ждать, когда произойдут пять независимых мутаций. Возможно, изменение количества зеркал – это тоже мутация, хотя гораздо более редкая. Может, когда‐то в результате случайной мутации трехконечная звезда превратилась в пятиконечную.

Рис. 7.3. Аксиальная симметрия: сперматозоид речного рака.

Рис. 7.4. Диатомовые водоросли, микроскопические одноклеточные растения, примеры калейдоскопических отражений в одной группе организмов с разным количеством зеркал.

На мой взгляд, в мельчайшей категории калейдоскопов лидирует радиолярия, член другой планктонной команды, которой Геккель уделил особое внимание (рис. 7.5). В этой группе мы тоже видим симметрию разного порядка – подобные картинки можно было бы получить с двумя зеркалами, тремя, четырьмя, пятью, шестью и даже больше. Микроскопические меловые скелеты радиолярий так изысканны и гармоничны, что невольно вспоминаешь о калейдоскопической эмбриологии.

Калейдоскопический шедевр с рис. 7.6 достоин карандаша Бакминстера Фуллера, архитектора и мечтателя; однажды, когда ему уже перевалило за девяносто, мне посчастливилось попасть на его лекцию – это было трехчасовое завораживающее шоу без единой паузы. Прочность изображенной здесь конструкции, как и геодезических куполов Фуллера, обеспечивается строгой геометрией ее треугольных компонентов. Это, несомненно, продукт калейдоскопической эмбриологии высшего порядка. Эффект любой отдельно взятой мутации отразится многократно – сколько раз, по картинке понять нельзя. Другие радиолярии Геккеля химики используют в кристаллографии как примеры известных с древних времен правильных геометрических тел – октаэдра (включает 8 треугольных граней), додекаэдра (12 треугольников) и икосаэдра (20 треугольников). Даже Дарси Томпсон (мы познакомились с ним, когда обсуждали раковины улиток) доказывал, что в развитии безупречных форм радиолярий больше от процесса роста кристаллов, нежели от эмбриогенеза в общепринятом смысле слова.

Рис. 7.5. Радиолярия. Еще примеры калейдоскопических отражений с разным количеством зеркал в группе микроскопических одноклеточных организмов.

Рис. 7.6. Изысканный скелет крупной радиолярии.