Живые ископаемые | Журнал Популярная Механика
Эволюция живого на Земле содержит немало загадок. Одна из них — эволюционные скачки, в ходе которых за небольшое по палеонтологическим меркам время появлялись новые группы живых существ или новые признаки, кардинально меняющие «конструкцию» организма. Пример — происхождение птиц от динозавров. Но есть примеры и противоположного свойства: на сотни миллионов лет эволюция будто бы останавливалась.
Олег Макаров
Феномен «живых ископаемых» остается в современной биологической науке одним из дискуссионных, а тем и материала для обсуждения накопилось огромное количество. Одну из хрестоматийных историй мы знаем со школьной скамьи: до конца 30-х годов XX века надотряд кистеперых рыб считался вымершим еще в меловом периоде. Однако в 1938 году из Индийского океана, с глубины 70 м вытащили удивительное существо, названное позже латимерией. Оказалось, рыбы, в плавниках которых имелись мышечные лопасти, дожили до современной эпохи. Особо острый интерес к находке был вызван тем фактом, что кистеперых рыб наука считала переходной формой от рыб к земноводным, а «мускулистые» плавники воспринимались как шаг к лапам, с помощью которых можно передвигаться по суше.
Также у кистеперых, как выяснилось, был близкий общий предок с рыбами надотряда двоякодышащих — то есть умеющих дышать как кислородом, растворенным в воде, так и атмосферным воздухом. Эта ветвь оставила потомков в современной фауне в виде рогозубых рыб — и они тоже могут считаться своего рода живыми ископаемыми, ведь остальные многочисленные представители надотряда существуют только в геологической летописи. Таким образом, к живым ископаемым обычно относят ныне живущих существ, которые либо морфологически почти не отличаются от известных древних животных (растений, бактерий), либо унаследовали от дальних предков некие архаические признаки.
Что случилось с часами?
Существование таких «близнецовых пар», объединяющих обитателей древней Земли и наших современников, стало одним из трудных вопросов эволюционной теории. Ведь эволюция, согласно современным представлениям, имеет в основе некие биологические часы. На больших временных масштабах в геномах должно накапливаться сопоставимое количество мутаций. И если какие-то существа на протяжении сотен миллионов лет остались практически неизменными, значит, их «часы» остановились. За феномен «живых ископаемых» ухватились креационисты, отрицающие выявленные наукой эволюционные механизмы. Пусть за сотни миллионов лет генетические мутации и естественный отбор превратили какую-то ветвь динозавров в орлов и синиц, но почему же эти объективные законы природы оставили кистеперых пусть в относительной, но неизменности?
Как бы в ответ на такого рода рассуждения многие биологи сегодня склонны вообще считать термин «живые ископаемые» (восходящий, кстати, к самому Дарвину) неправильным. И потому, что у него нет четкого определения, и потому, что он неточно обозначает суть явления. Ведь ни о какой остановке эволюции речи не идет. Совсем недавно было опубликовано исследование, подготовленное учеными Университета штата Мичиган и посвященное осетрам, обитающим в американских Великих озерах. Эта имеющая довольно архаичный вид рыба считалась одним из кандидатов в живые ископаемые — осетры существуют на нашей планете около 100 млн лет. Однако, как удалось выяснить, обитатели Великих озер на протяжении истории демонстрировали колоссальные темпы эволюционных изменений — сохраняя основные морфологические признаки, они постоянно меняли размеры. В Великих озерах обитали как карликовые, так и гигантские рыбины, а также осетры множества промежуточных размеров.
Подводный корабль Наутилус — обитатель глубин Тихого и Индийского океанов — один из самых эффектных представителей «живых ископаемых». Он относится к наутилоидеям (Nautiloidea) — надотряду головоногих моллюсков, ископаемые представители которого известны еще с кембрия (500 млн лет назад). В отличие от других головоногих типа осьминогов или кальмаров, наутилусы за полмиллиарда лет сохранили удивительной красоты раковину. Из всего многообразия наутилоидей осталось лишь несколько видов.
Те же выводы были сделаны современной наукой и для классических примеров «живых ископаемых» — тех же латимерий. Патрик Лоренти, эволюционный биолог из французского национального научного фонда CNRS, был одним из тех, кто установил, что между целакантами — представителями кистеперых рыб мелового периода — и современными латимериями существуют заметные анатомические различия в размерах, в строении черепа, позвоночника и других морфологических элементах. И главное, темпы изменения генома вполне сравнимы с изменениями в ДНК существ, претерпевших в ходе эволюции радикальные метаморфозы.
Щитни — небольшие пресноводные ракообразные подотряда Notostraca — впервые появились на Земле приблизительно 265 млн лет назад и с тех пор сохранили свой внешний вид в неизменности. Однако предположение об остановившейся эволюции не сработало и здесь. Исследователи из Университета британского города Гулль секвенировали несколько генов из ДНК около 270 особей ныне живущих щитней. В результате этой работы выяснилось, что щитни образуют на сегодня не 11, как считалось ранее, а 38 отдельных видов, причем эти виды относятся к двум разным ветвям, разделившимся еще в юрском периоде — около 184 млн лет назад. При этом активное видообразование и соответствующие ему изменения в геноме происходили регулярно, не затрагивая базовую морфологию.
Зеленый континент стал тем местом на Земле, где в изоляции долгое время эволюционировали самые необычные группы млекопитающих.
Тихое местечко и тонкая настройка
Но если эволюция регулярно вносит пусть не сразу заметные, но постоянные конструктивные изменения, отчего же возникает феномен «живых ископаемых»? Чтобы проиллюстрировать этот механизм, обратимся к человеческой истории. Большие миграции вроде Великого переселения народов, образование государств и империй, распространение мировых религий — все это приводило к перемешиванию этносов и постоянному изменению образа жизни людей от поколения к поколению. Но известны случаи, когда в результате макропроцессов какое-нибудь отдельное племя оказывалось на отдаленном острове, или в глубине джунглей, или в других условиях, приводивших к изолированному существованию, но не очень способствовавших развитию цивилизации. И пока где-то прокладывались железные дороги, строились современные города, поднимались в небо самолеты, изолированное племя продолжало жить так, как жили его предки, возможно, тысячи лет назад.
Примерно то же самое, только в других временных масштабах, происходило в истории живой природы. Предки большинства «живых ископаемых» относились в далеком прошлом к гораздо более обширным родственным группам существ. Эта многочисленная в прошлом родня, попав под топор естественного отбора, либо приспосабливалась к изменившимся условиям, постепенно преображаясь до неузнаваемости, либо вымирала, превращаясь в тупиковые ветви. И только небольшая часть группы по воле обстоятельств становилась палеоэндемической. Она попадала в условия, которые, во‑первых, практически не изменялись с течением миллионов лет, а потому не требовали радикального приспособления, а во-вторых, изолировали эту популяцию от естественных врагов. В этих эволюционных лабораториях генетические часы шли с той же скоростью, однако естественному отбору не оставалось ничего другого, как заниматься тонкой подстройкой некогда сложившейся морфологии.