|
Слепой часовщик
Ричард Докинз
Глава 4
...продолжение...
Мой второй пример эволюционной прогрессии, которая не свершилась из-за невыгодности промежуточных звеньев, даже при том, что она в конечном счёте могла бы привести к лучшему результату, чем есть, относится к сетчатке наших глаз - как и глаз всех позвоночных. Зрительный нерв, как и любой другой нерв – это своего рода “многожильный кабель”, связка отдельных "изолированных проводов", в данном случае их примерно три миллиона. Каждая из этих трёх миллионов жил ведёт от одной клетки сетчатки к мозгу. Можно полагать их проводами, ведущими от банка из трёх миллионов фотоэлементов (точнее - трёх миллионов ретрансляционных станций, собирающих информацию с большего количества фотоэлементов) на компьютер, который должен обрабатывать эту информацию в мозгу. Эти “провода” проходят по всей сетчатке, и собираются в одну связку, которая и является зрительным нервом этого глаза.
Любой инженер естественно решил бы, что фотоэлементы нужно располагать на стороне падающего света, а провода от них отводить с обратной стороны, обращённой к мозгу. Он посмеялся бы над предложением сделать наоборот - чтобы фотоэлементы располагались ниже слоя проводников, которые бы их заслоняли. Но именно так сделано в сетчатка всех позвоночных! Каждая светочувствительная клетка располагается глубине ретины, а выходящий из неё нерв идёт туда, откуда падает свет. Проводнику приходится путешествовать по поверхности ретины, к некоей точке, где он проникает через отверстие в ней (называемое "слепым пятном") чтобы присоединиться к зрительному нерву. Это означает, что свет, вместо того, чтобы свободно проходить к светочувствительным клеткам, должен продираться сквозь лес проводников, страдая от, по крайней мере какого-то ослабления и искажения (фактически искажения невелики, но, тем не менее, это в принципе нечто, что оскорбило бы любого аккуратного инженера!).
Я не знаю точного объяснения этого странного положения дел. Эволюция этой структуры проходила очень давно. Но я готов держать пари, что это связано с траекторией, тропой по реально-жизненному эквиваленту Страны Биоморф, которую нужно пересечь, чтобы направить сетчатку на правильный путь, начинающийся с какого-то древнего органа, предшествовавшего глазу. Вероятно, такая траектория есть, но чисто гипотетическая. Но будучи реализованной в настоящих телах промежуточных животных, доказала свою невыгодность – только лишь временно! но этого достаточно. Промежуточные звенья могли видеть даже хуже, чем их примитивные предки, но их не могло спасти утешение, что они строят лучшее зрение для своих отдалённых потомков! Эти вопросы являются вопросом выживания здесь и сейчас.
"Закон Долло" гласит, что эволюция необратима. Его часто путают с необозримой идеалистической чепухой насчёт неизбежности прогресса, часто вместе с невежественным бредом насчёт эволюции, "нарушающей второй закон термодинамики” (люди, принадлежащие образованной половине общества, согласно романисту К. P. Сноу, и знающие, что такое второй закон, поймут, что эволюция его нарушает не более, чем его нарушает рост младенца). Нет никаких причин полагать, что общие тенденции эволюции не могут быть реверсированы. Если некоторое время действует эволюционная тенденция к увеличению рогов, то легко может появиться в последующем тенденция к их уменьшению. Закон Долло - это только утверждение о статистической невозможности следования точно той же эволюционной траектории второй раз (точнее – любой конкретной траектории), в обеих направлениях. Единственный мутационный шаг может быть легко реверсирован. Но для большого числа мутационных шагов, даже в случае биоморфов с их девятью маленькими генами, математическое пространство всех возможных траекторий настолько обширно, что шанс двух траекторий когда-либо достигнуть той же самой точки становится исчезающе малым. И это даже более верно в отношении реальных животных с их значительно большими количеством генов. Нет ничего таинственного или мистического ни в Законе Долло, ни в том, что мы видим в природе. Это всего лишь вытекает из элементарных законов вероятности.
Из тех же самых рассуждений следует невероятность того, что в точности одна и та же эволюционная дорожка может быть пройдена дважды. И должно быть аналогично невероятно, по тем же самым статистическим причинам, что две линии эволюции сойдутся в точно той же самой конечной точке, начинаясь из различных отправных.
Ещё более доказывают мощность естественного отбора многочисленные примеры живой природы, когда независимые линии развития выглядят сходящимися (конвергентными) от очень различных отправных точек к тому, что выглядит очень похоже на одну и ту же конечную точку. Когда мы смотрим более внимательно, то видим - а если не видим, то подозреваем, что сходимость не тотальна. Различные линии развития выдают своё независимое происхождение многочисленными деталями. Например, глаза осьминога весьма подобны нашим, но проводники, идущие от светочувствительных клеток, не вынесены вперёд ретины, как сделано у нас. Осьминожьи глаза, в этом отношении, спроектированы более "разумно". Они достигли подобной конечной точки, исходя из очень отличной отправной. И этот факт выдают детали, вроде этой.
Такие поверхностно конвергентные подобия часто поразительны, и я посвящу остальную часть главы описаниям некоторым из них. Они являют собой наиболее внушительные демонстрации мощи естественного отбора, собирающего вместе хорошие проекты. Тем не менее, тот факт, что поверхностно подобные проекты всё же отличаются, свидетельствует об их независимом эволюционном происхождении и истории. Основное объяснение этого состоит в том, что, если проект достаточно хорош, чтобы развиться однажды, то значит аналогичный принцип проекта достаточно хорош, чтобы развиться второй раз от другой отправной точки, в другой части животного мира. Ничто не иллюстрирует эту мысль лучше, чем пример, который мы использовали для нашей основной иллюстрации хорошего проекта – самой эхолокации. Большую часть того, что мы знаем об эхолокации, мы узнали у летучих мышей (и человеческих приборов), но она также используется у многих других неродственных групп животных. Эхолокацию практикуют по крайней мере две отдельные группы птиц, а дельфины и киты довели её до очень высокого совершенства. Кроме того, она была несомненно независимо "открыта” по крайней мере двумя различными группами летучих мышей. Птицы, которые её практикуют, это – гуахаро из Южной Америки, и пещерные саланганы с дальнего востока, те самые, чьи гнёзда используются китайцами для приготовления знаменитого супа. Обе птицы гнездятся глубоко в пещерах, где света нет, или почти нет, и обе пролетают через темноту, используя эхо от своих вокальных щелчков. В обоих случаях звуки слышны людям, они не ультразвуковые, как у более специализированных щелчков летучих мышей. Ни одна из птиц не развила эхолокацию до такого совершенства, как летучие мыши. Их щелчки не частотно-модулированные, и при этом они не выглядят подходящими для измерения скорости с помощью допплер-эффекта. Вероятно, что как и плодовая летучая мышь Rousettus, они измеряют только интервал между щелчком и его эхо.
В этом случае мы можем быть абсолютно уверены в том, что два вида птиц изобрели эхолокацию независимо от летучих мышей, и независимо друг от друга. Ход рассуждения здесь обычен для эволюционистов. Мы смотрим на все многие тысячи видов птиц, и отмечаем, что почти никто из них не использует эхолокации. Только два маленьких изолированных рода птиц используют её, и они не имеет ничего общего между собой, за исключением того, что оба живут в пещерах и используют эхолокацию. Да мы полагаем, что все птицы и летучие мыши имеют общего предка (если проследить их линии достаточно далеко), и что этот общий предок был одновременно общим предком всех млекопитающих (включая нас самих) и всех птиц. Подавляющее большинство млекопитающих и птиц не используют эхолокацию, и крайне вероятно, этот предок также не использовал её (и при этом он не летал; полёт – еще один пример технологии, которая “изобреталась” неоднократно и независимо). Из этого следует, что технология эхолокации возникла независимо у летучих мышей и птиц - также, как она была независимо разработана британскими, американскими и немецкими учёными. Аналогичные рассуждения - в меньшем масштабе, приводят к заключению, что общий предок гуахаро и пещерного салангана также не использовал эхолокацию, и что эти два рода развили одну и ту же технологию независимо друг от друга. В классе млекопитающих, летучие мыши - не единственная группа, независимо развившая технологию эхолокации. Несколько различных видов млекопитающих, например землеройки, крысы и тюлени, кажется немного используют эхо, как и слепые люди, но единственные животные, способные конкурировать с летучими мышами в совершенстве эхолокации – китообразные. Китообразные подразделяются на две большие группы - зубастых и усатых китов. Обе группы, конечно, являются млекопитающими, происходящими от живших на земле предков, и они, возможно, "изобрели" китовый образ жизни независимо друг от друга, и даже происходят от различных сухопутных форм. Зубастые киты включают кашалотов, касаток и различные разновидности дельфинов. Все они охотятся на относительно крупную добычу, такую, как рыба и кальмары, которых они хватают челюстями. Из зубастых китов только дельфины полностью освоили и развили совершенное эхолокационное оборудование в своих головах.
Дельфины испускают быстрые трели высокочастотных щелчков, как звуковые, так и ультразвуковые. Вероятно что "дыня" - вспученный купол в передней части головы дельфина, выглядящий (забавное совпадение!) похожим на причудливо вспученный купол радара самолёта “раннего предупреждения о нападении” Нимрод, имеет некоторое отношение к излучению звуковых сигналов вперёд, но в точности его работа непонятна. Как и у летучих мышей, у дельфинов есть относительно низкая "круизная частота" щелчков, повышающаяся до высокоскоростного гудения (400 щелчков в секунду), когда животное близко к добыче. Даже "низкая" круизная частота довольно велика. Живущие в грязной воде речные дельфины вероятно наиболее квалифицированные эхолокаторы, но некоторые дельфины открытого моря тоже показали на испытаниях довольно хорошие результаты. Атлантический дельфин-бутылконос может различать круги, квадраты и треугольники (и аналогичные стандартизированные фигуры), используя только гидролокатор. Он может распознать, какая из целей ближе, когда разность расстояний всего 7 сантиметров с расстояния примерно 6 метров. Он также может обнаружить стальную сферу размером в половину размера мяча для гольфа на удалении 60 метров. Эти результаты не столь хороши, как зрение человека при хорошем свете, но вероятно лучше, чем зрение человека при свете луны. Есть интригующее предположение, что у дельфинов есть потенциальные возможности без особого труда передавать друг другу "мысленные картины”. И всё, что им бы потребовалось для этого – это использовать свои многосторонние таланты имитаторов звуков, которыми они бы имитировали эхо от конкретного объекта. Так они могли передавать друг другу мысленные картины таких объектов. Нет свидетельств, что дельфины так и делают. Теоретически так же могли бы делать летучие мыши, но дельфины представляются более вероятными кандидатами, потому что они сами по себе более социальны. Вероятно, они к тому же "умнее", но не факт, что уместная характеристика. Инструментарий, который был бы необходим для коммуникации эхокартинами, не сложнее того, которым и летучие мыши, и дельфины уже располагают для эхолокации. И, казалось бы, имеется нетрудный, постепенный континуум между использованием голоса для производства эхо, и использованием его для подражания эхо.
Получается, что по крайней мере две группы летучих мышей, две группы птиц, зубастых китов, и вероятно, в меньшей степени - несколько других видов млекопитающих, независимо сошлись на технологии сонара в продолжении последней сотни миллионов лет. У нас нет способа узнать, использовали ли какие-то другие, ныне вымершие животные (может быть птеродактиль?) – эту технологию независимо. Не найдено ни насекомых, ни рыб, которые бы использовали сонар, но есть две весьма различающиеся группы рыб, одна в Южной Америке, другая - в Африке, которые развили в чём-то подобную навигационную систему, и которая выглядит примерно столь же совершенной, и которая может быть связана с решением (но другим) той же самой проблемы. Это так называемые “слабоэлектрические рыбы”. “Слабоэлектрические" рыбы отличаются от сильноэлектрических тем, что последние используют электрическое поле не для навигации, а оглушения добычи. Кстати, техника оглушения тоже была независимо изобретена несколькими неродственными группами рыб, например “электрическими угрями" (которые не являются настоящими угрями, но их форма конвергентна с настоящими) и электрическими скатами.
Южноамериканские и африканские слабо-электрические рыба неродственны друг другу, но обе живут сходных водах своих континентов, водах, которые слишком мутны, чтобы зрение в них было эффективными. Используемая ими физическая сущность – электрические поля в воде - даже более чужда нашему сознанию, чем таковая у летучих мышей и дельфинов. У нас есть хотя бы какое-то субъективное восприятие эхо, но у нас нет почти никаких субъективных представлений о том, на что могло бы быть похоже восприятие электрического поля. Пару столетий назад мы даже не знали о существовании электричества. Как субъективные личности, мы не можем эмпатизировать электрической рыбе, но как физики, мы можем их понять. На обеденной тарелке легко увидеть, что мышцы с каждой стороны любой рыбы построены, как ряд сегментов в батарею мускульных элементов. У большинства рыб они сокращаются последовательно, изгибая тело волнами, продвигающими его вперёд. У электрических рыб, как сильно, так и слабо электрических, они стали батареей в электрическом смысле. Каждый сегмент ("элемент") батареи вырабатывает напряжение. Эти элементы соединены последовательно по длине рыбы, и их напряжения суммируются так, что у сильноэлектрической рыбы (типа электрического угря) вся батарея вырабатывает импульс до 650 вольт при токе до 1 ампера. Батарея электрического угря достаточно мощна, чтобы оглушить человека. Слабо электрическая рыба не нуждается в высоких напряжениях и токах для своих целей, которые состоят только в сборе информации.
Принцип электролокации (как это было названо) довольно хорошо понятен на уровне физики, хотя конечно не на субъективном уровне ощущений - попытки представить себя электрической рыбой. Следующие рассуждения равно применимы и к африканской, и к южноамериканской слабоэлектрической рыбе: конвергентность в этом отношении полная. Токи, текущие через воду из передней половины рыбы, изгибаюся назад и возвращаются к хвосту. В действительности не существует никаких дискретных "линий”, а есть непрерывное "поле", невидимый кокон электричества, окружающий тело рыбы. Однако человеку легче всего представлять это поле в понятиях пучка изогнутых линий, исходящих из рыбы через ряд эмиттеров, размещённых на передней половине тела, изгибающихся в воде, и входящих в рыбу в кончике её хвоста. У рыбы есть крошечные вольтметры, контролирующие напряжение в каждом эмиттере. Если рыба зависнет в свободной воде без рядом расположенных препятствий, и линии будут представлять собой плавные кривые. Все вольтметры в каждом эмиттере регистрируют напряжение как "нормальное" для этого эмиттера. Но если поблизости появляется некоторое препятствие, скажем, скала, или нечто съестное, тогда линии тока, проходящие через препятствие, изменятся. В результате изменится напряжение на каком-то эмиттере, чья линия тока затронута, и соответствующий вольтметр регистрирует этот факт. Так мог бы действовать теоретически и компьютер, сравнивая эталоны напряжений, зарегистрированных вольтметрами всех эмиттерах, вычислять схему препятствия около рыбы. Очевидно, что мозг рыбы это и делает. Опять же, это не означает, что рыба – умный математик. У них есть аппарат, решающий необходимые уравнения - также, как наш мозг подсознательно решают уравнения каждый раз, когда мы ловим шарик.
Очень важно, чтобы тело самой рыбы оставалось абсолютно негибким. Компьютер в голове рыбы не смог бы справтиться с дополнительными искажениями, которые последуют, если тело рыбы будет изгибаться и скручиваться подобно телу обычной рыбы. Электрические рыбы, по крайней мере дважды, независимо натолкнулись на этот изобретательный метод навигации, но они должны были за него заплатить: они должны были отказатся от нормального, высокоэффективного метода плавания, метода изгиба всего тела змееподобным образом. Они решили проблему, поддерживая тело негнущимся, как кочерга, но у них есть один длинный плавник по всей длине тела. Тогда вместо волнообразного изгиба всего тела, они изгибают только длинный плавник. Продвижение рыбы получается довольно медленным, но она двигается, и очевидно, что принесение в жертву быстрого движения стоит этого: прибыль в лучшей навигации, кажется перевешивает издержки от снижения скорости плавания. Замечательно, что южноамериканская электрическая рыба натолкнулась на почти такое же решение, как и африканская, но не совсем. Различие красноречиво. У обеих групп развился единый длинный плавник, проходящий по всей длине тела, но у африканской рыбы он проходит по спине, а у южноамериканской - по животу. Как мы видели, подобное различие в деталях очень характерно для конвергентной эволюции. Конечно, это столь же характерно и для конвергентных проектов людей-инженеров.
Хотя большинство слабоэлектрических рыб, как африканской, так и в южноамериканской группе, производит электрические разряды дискретными импульсами и называются "импульсными" видами, меньшинство – в обеих группах, производит их иначе, называется они "волновыми" видами. Я не буду углубляться в это различие далее. Для нашей главы интересно то, что раскол на импульсные и волновые виды появился дважды, независимо, в несвязанных между собой группах Старого и Нового света.
Один из наиболее причудливых из известных мне примеров конвергентной эволюции – это так называемые периодические цикады. Перед рассказом о конвергентности, мне нужно изложить немного сопутствующей информации. У многих насекомых имеется довольно жёсткое разделение между стадией кормящейся личинки, в которой они проводят большую часть своей жизни, и относительно краткой стадии репродуктивного взрослого насекомого. Например, подёнки проводят большую часть жизни в воде - как кормящиеся личинки, затем выходят на воздух на один-единственный день, из которого состоит вся их взрослая жизнь. Мы можем уподобить взрослое насекомое невесомому крылатому семени растения, например – платана, а личинку - аналогичной главному растению, однако разница в том, что платаны производят много семян, и распространяют их в течение многих лет, в то время как личинка подёнки порождает только одно взрослое насекомое в конце своей личиночной жизни. Так вот, периодические цикады довели подёночную практику до крайности. Взрослые особи живут несколько недель, но стадия "личинки" (точнее, скорее "нимфы”) продолжается у них 13 лет (у одних разновидностей) или 17 лет (у других разновидностей). Все взрослые особи выходят почти точно в один и тот же момент, проведя 13 (или 17) лет в уединении в подземелье. Нашествия цикад, которые происходят в конкретной местности один раз в точно 13 (или 17) лет, являет собой впечатляющую вспышку, вследствие чего их стали неправильно называть "саранчой” в народной американской речи. Разновидности эти известны как, соответственно, как 13-летние, и 17-летние цикады.
И вот действительно замечательный факт. Оказалось, 13-летняя и 17-летняя разновидность не являются двумя видами! Их три вида, и каждый из них имеет и 17-летнюю и 13-летнюю разновидность, или расу. Разделение на 13-летнюю и 17-летнюю расу было достигнуто независимо, и не менее, чем три раза. Похоже на то, что промежуточные периоды 14, 15 и 16 лет избежали конвергенции, и не менее трёх раз. Почему – мы не знаем. Единственное предложение, которое придёт в голову любому – что 13 и 17 являются простыми числами, а 14, 15 и 16 – нет. Простое число – это такое число, которое не делится нацело ни на одно из других чисел. Идея состоит в том, что раса животных, которая регулярно взрывается нашествиями, заставляет её специализированных хищников или паразитов поочередно то "тонуть в изобилии", то голодать. И если эти нашествия тщательно рассчитаны так, чтобы происходить раз в простое число лет, то врагам становится намного труднее синхронизировать с ними свои жизненные циклы. Если бы цикады выходили каждые 14 лет, то они могли бы эксплуатироваться видом паразита с 7-летним жизненным циклом. Это довольно странная идея, но не более странная, чем само явление. Мы и вправду не знаем, что особенного в 13 и 17 годах. Для наших задач важно, что в этих числах что-то особенное должно быть, потому что три различных вида цикад независимо сошлись на них.
Крупномасштабные примеры конвергенции обнаруживаются тогда, когда два (или больше) континента оказываются длительное время изолированными друг от друга, а параллельные "профессии” избираются неродственными животными на каждом из них. Под "профессиями” я понимаю способы зарабатывания на жизнь, такие, как проделывание нор у червей, постройка жилищ у муравьёв, охота на больших травоядных, поедание листвы деревьев. Хороший пример – конвергентная эволюция целого диапазона профессий млекопитающих на разделённых континентах Южной Америки, Австралии, и Старого света.
Эти континенты не всегда были разделены. Поскольку наши жизни измеряются в десятилетиях, а жизни даже наших цивилизаций и династий измеряются только столетиями, мы привыкли воспринимать карту мира, и расположение континентов как нечто незыблемое. Теория дрейфа континентов была уже давно предложена немецким геофизиком Альфредом Вегенером, но большинство людей смеялось над ним примерно до второй мировой войны и даже позже. Все соглашались с фактом, что Южная Америка и Африка выглядят похожими на распиленные лобзиком кусочки одной пластинки, но это считалось только забавным совпадением. В результате одной из самых решительных и радикальных научных революций, прежде спорная теория "континентального дрейфа" теперь стала общепринятой под названием “тектоники плит”. Доказательства того, что континенты дрейфовали, и что, например, Южная Америка действительно откололась от Африки, теперь приходят буквально отовсюду, но наша книга - не о геологии, поэтому я не буду углубляться в них. Для нас важным является то, что временная шкала дрейфа континентов аналогична временной шкале эволюционных линий животных, и поэтому мы не можем игнорировать континентальный дрейф, если мы хотим понять примеры эволюции животных на этих континентах.
Вплоть до примерно ста миллионов лет назад Южная Америка была соединена с Африкой на востоке, а с Антарктикой на юге. Антарктика была соединена с Австралией, а Индия была присоединена к Африке через Мадагаскар. То был фактически один огромный южный континент, которым мы теперь называем Гондваной, и он состоял из нынешних Южной Америки, Африки, Мадагаскара, Индии, Антарктики и Австралии, соединённых воедино. Существовал также единый большой северный континент под названием Лавразия, состоявший из нынешних Северной Америки, Гренландии, Европы и Азии (кроме Индии). Северная Америка не была связана с Южной. Примерно 100 миллионов лет назад на Земле произошёл большой раскол континентов, которые медленно переместились в их нынешнее положение. Конечно, они продолжают двигаться и сейчас, и будут продолжать двигаться и далее. Африка присоединилась к Азии через Аравию и стала частью огромного континента, который мы теперь называем Старым Светом. Северная Америка отдрейфовала от Европы, Антарктика отдрейфовала к югу в нынешнее заледеневшее местоположение. Индия отделилась из Африки и пересекла то, что теперь называется Индийским Океаном. В конечном счете, она врезалась в юг Азии и подняла Гималаи. Австралия отдрейфовала далеко от Антарктики в открытое море, чтобы стать островным континентом, отделённым ото всех.
Так случилось, что распад большого южного континента Гондваны началась в эру динозавров. Когда откололись Южная Америка и Австралия, и начали своё длительное существование в изоляции от остального мира, на каждом из них был собственный груз динозавров, и также менее впечатляющих животных, которым предстояло стать предками современных млекопитающих. Затем, много позже, произошло вымирание динозавров (за исключением одной их группы, ныне известной как птицы), причины которого непонятны, и являются предметом больших и выгодных спекуляций. Важно, что вымерли они во всём мире. В результате создался вакуум в "профессиональных нишах”, открытый для заполнения другими животными Земли. В течение нескольких миллионов лет эволюции этот вакуум был заполнен главным образом, млекопитающими. Для нас здесь интересно то, что было три независимых “вакуума”, и все три были независимо заполнены млекопитающими в Австралии, Южной Америке и Старом Свете.
Примитивные млекопитающие, которые оказались в этих трёх зонах - в момент, когда динозавры более или менее одновременно освободили большие “профессиональные ниши жизни”, были все довольно мелкими и невзрачными, вероятно ночными, до этого они затмевались и подавлялись динозаврами. Теперь они могли эволюционировать в каждой из трёх областей - в радикально различных направлениях. До какой-то степени так и случилось. В Старом Свете нет ничего, что бы напоминало гигантского ленивца Южной Америки, ныне, увы, вымершего. Широкий спектр южноамериканских млекопитающих включал исчезнувшую гигантскую морскую свинку, размером с современного носорога, но грызуна (мне приходится уточнять "современного" носорога, потому что в фауне Старого Света имелся гигантский носорог размером с двухэтажный дом). Но хотя на каждом из отдельных континентов появились свои уникальные млекопитающие, общая схема эволюции на всех континентах была той же самой. Млекопитающие всех трёх континентов, которым случилось оказаться там в момент вымирания динозавров, бурно эволюционировали, и породили специалистов в каждой из “профессий”, которые во многих случаях привели к знаменательно подобным специалистам на других двух. Каждая профессия, будь то профессия копателя нор, крупного охотника, равнинного травоядного, и так далее, были предметом независимой конвергентной эволюции на двух или трёх отдельных континентах. В дополнение к этим трём главным центрам независимой эволюции, были меньшие острова, типа Мадагаскара, у которых имеются свои интересные параллельные истории, в которые я не буду вдаваться.
Если не рассматривать странных яйцекладущих млекопитающих Австралии - утконоса и колючую ехидну, то все современные млекопитающие относятся к одной из двух больших групп. Это сумчатые (детёныши которых рождаются очень маленькими и растут в сумке), и плацентарные (все остальные, включая нас). Сумчатые доминировали в истории Австралии, плацентарные – в Старом Свете; в Южной Америке обе группы играли примерно равноважные роли. Южноамериканская история осложнена тем, что она была подвержена спорадическим волнам вторжений млекопитающих из Северной Америки.
Обрисовав сцену, мы теперь можем непосредственно рассмотреть некоторые “профессии” и конвергенции. Важная “профессия” нацелена на эксплуатацию больших полей, известных в разных местах как прерии, пампасы, саванна, и т.д. Занятые в этой сфере виды включают лошадиных (главный африканский вид которых называется зеброй, а пустынные модификации называются ослами), и рогатым скотом, вроде североамериканского бизона, ныне находящегося на грани исчезновения. У травоядных как правило очень длинный кишечник, содержащие различные виды ферментопродуцирующих бактерий, так как трава – корм грубый, нуждается длительном переваривании. Как правило, они едят практически непрерывно. Огромные потоки растительного материала текут сквозь них подобно реке весь день. Эти животные часто очень крупные, и часто передвигаются большими стадами. Каждый из этих крупных травоядных – гора ценной еды для любого хищника, который сможет её использовать. Вследствие чего, как мы увидим, существует целая индустрия, занимающаяся трудной задачей ловли и убийства их. Это хищники. Когда я говорю "профессия", я фактически имею в виду множества "под-профессий: львы, леопарды, гепарды, дикие собаки и гиены охотятся своими особенными способами. Аналогичные “подпрофессии” имеются как и у травоядных, так и во всех других "отраслях”.
У травоядных чуткие органы чувств, которые постоянно и бдительно следят за хищниками, также они обычно способны к очень быстрому бегу, чтобы от них убежать. Для этой цели они часто обладают длинными, веретенообразными ногами; как правило, они бегут на кончиках пальцев ног, которые особенно удлинились и усилились в ходе эволюции. Ногти на кончиках этих специализированных пальцев ног стали большими и твёрдыми; мы называем их копытами. У рогатого скота имеются два увеличенных пальца на кончиках каждой ноги: пресловутые "раздвоенные" копыта. У лошадей - всё почти то же самое, исключением того, что, вероятно по исторической случайности, они бегут только на только одном пальце ноги вместо двух. Он развился из того, что первоначально было средним из этих пяти пальцев. Другие пальцы ног почти полностью исчезли в ходе эволюции, хотя иногда вновь появляются в странных "атавизмах”.
Как мы видели, Южная Америка была изолирована в то время, когда в других частях мира развивались лошадиные и рогатый скот. Но в Южной Америке есть большие поля, и это вызвало развитие своих отдельных групп крупных травоядных, эксплуатирующих этот ресурс. Имелись массивные носорогоподобные левиафаны, которые никак не были связаны настоящими носорогами. Черепа некоторых ранних южноамериканских травоядных свидетельствуют, что они "изобрели" хобот независимо от настоящих слонов. Некоторые походили на верблюдов, некоторые не напоминали ничего на современной Земле, или походили на сверхъестественных химер из современных животных. Группа литоптернов почти до невероятности подобна лошадям в части конечностей, будучи, тем не менее, совершенно им неродственна. Это поверхностное подобие сбило с толку аргентинского эксперта 19-го века, полагавшего, с извинительной национальной гордостью, что это были прародители всех лошадей во всём мире. Фактически их подобие лошадям было поверхностным и конвергентным. Жизнь в поле почти одинакова во всём мире - и лошади, и литоптерны развили те же самые особенности независимо, чтобы ответить на проблемы жизни в поле. В частности литоптерны, как и лошади, потеряли все пальцы ног, кроме среднего, который увеличился, стал основанием ноги, и развивал копыто. Нога литоптерна почти неразличима от ноги лошади, однако эти два вида животных родственны очень отдалённо.
В Австралии большие травоядные и листоядные животные - это очень разнообразные кенгуру. Кенгуру обладают такой же потребность в быстром передвижении, но реализовали её по другому. Вместо развития четырёхопорного галопирования, высокого совершенства которого достигли лошади, (и возможно, литоптерны), кенгуру достигли совершенства в другом аллюре: двухопорные прыжки с большим балансирующим хвостом. Мало смысла обсуждать, какой из двух аллюров "лучше". Оба они высокоэффективны, если тело развивается так, чтобы использовать его возможности полностью. Лошади и литоптерны начали использовать четырёхопорное галопирование, и поэтому пришли к почти идентичными ногами. Кенгуру начали использовать двухопорные прыжки, и так пришли к своим уникально (по крайней мере - после динозавров) массивным задним ногам и хвосту. Кенгуру и лошадиные достигли различных точек в "живом гиперпространстве", из-за небольшого, вероятно случайного различия их отправных точек.
Обратившись теперь едокам мяса, от которых убегали большие пасущиеся животные, мы увидим даже более завораживающие конвергенции. В Старом Свете мы знакомы с такими крупными охотниками, как волки, собаки, гиены, и крупными кошачьими - львами, тиграми, леопардами и гепардами. Лишь недавно вымерла большая кошка – саблезубый тигр, названный так за его колоссальные собачьи зубы, которые свисали вниз с передней части верхней челюсти, что, должно быть, придавало его зевку ужасающий вид. До сравнительно недавнего времени не было никаких истинных кошачьих или псовых в Австралии или Новом Свете (пумы и ягуары недавно эволюционировали из кошачьих Старого Света). Но на обоих континентах имелись их сумчатые эквиваленты. В Австралии это сумчатый волк (часто называемый Тасманийским волком, потому что он продержался в Тасмании немного дольше, чем в материковой Австралии). Он был трагически истреблён уже на глазах цивилизации - вырезан в огромных количествах как "вредитель", а также ради "спортивного интереса" людьми. Есть небольшая надежда, что он может быть всё ещё выжил в отдалённых уголках Тасмании, в областях, которые сами теперь находятся под угрозой разрушения в интересах обеспечения "занятости" населения. Его не нужно путать с Динго, кстати, настоящим псовым видом, завезённым в Австралию раньше австралийскими аборигенами. Кинофильм, заснявший в 1930-ых годах последнего известного тасманийского волка, показывает странно собакоподобное животное, беспокойно ходящее по своей одиночной клетке зоопарка, его сумчатость выдаёт только слегка несобачья манера держать таз и задние ноги, возможно из-за наличия сумки. Любой любитель собак, рассматривая этот альтернативный вариант проекта собаки, этого эволюционного путешественника по параллельной дороге, отделённой от нас 100 миллионами лет, эту частично знакомую, и всё же частично крайне чуждую нам собаку из другого мира, был бы взволнован. Возможно, они вредили людям, но люди намного больше навредили им; теперь не осталось ни одного тасманийского волка, людям же это не принесло никакой значительной пользы.
В Южной Америке также не было никаких настоящих псовых или кошачьих – по крайней мере в течение обсуждаемого нами длительного периода изоляции, но как и в Австралии имелись их сумчатые эквиваленты. Вероятно, самым впечатляющим был Thylacosmilus, который выглядел в точности как недавно вымерший саблезубый тигр Старого Света, только больше – если вы конечно мысленно видите то, что я имею в виду. Его зевок был даже шире, а кинжалообразные клыки придавали ему, как я представляю, даже более ужасающий вид. Написание его названия отражает поверхностное сходство с саблезубым тигром (Smilodon) и тасманийским волком (Thylacinus), но по своему происхождению он очень далёк от обоих. Он чуть ближе к тасманийскому волку, так как оба они - сумчатые, но оба они развили свои большие проекты плотоядных животных независимо на различных континентах; независимо и друг от друга, и от плацентарных плотоядных, настоящих кошачьих и псовых Старого Света.
Австралия, Южная Америка и Старый Свет могут предложить дальнейшие многочисленные примеры многократной конвергентной эволюции. В Австралии водится сумчатый "крот", внешне почти неотличимый от знакомых нам кротов других континентов, но сумчатый. Ведя тот же образ жизни, что и кроты других континентов, он, также как и они, чрезвычайно усилил передние роющие конечности. Также в Австралии есть сумчатая мышь, хотя в этом случае подобие не столь близко, образ жизни тоже не совсем совпадает. Поедание муравьёв (где под "муравьями" для удобства понимаются также и термиты – как мы увидим - другая конвергенция) - "экономическая ниша", которая заполнена разнообразными конвергентными млекопитающими. Их можно подразделить на муравьедов роющих, муравьедов, лазающих по деревьям, и муравьедов бродящих по земле. В Австралии, как и следовало ожидать, имеется сумчатый муравьед, называемый Myrmecobius. У него длинная вытянутая морда, удобная для втыкания в муравьиные гнёзда, и длинный липкий язык которым он соскребает свою добычу. Это муравьед, живущий на земле. В Австралии также есть роющий муравьед, ехидна. Он не сумчатый, а представитель группы яйцекладущих млекопитающих (однопроходных), столь далёкий от нас, что сумчатые выглядят нашими близкими кузенами по сравнению с ним. У ехидны также длинная заострённая морда, но её иглы придают ей поверхностное сходство скорее с ежом, чем с другим типичным муравьедом.
Южная Америка могла бы, вместе с сумчатым саблезубым тигром, легко породить и сумчатого муравьеда, но как это бывает, профессия муравьеда уже была занята плацентарными млекопитающими. Самый большой из сегодняшних муравьедов - Myrmecophaga (что по гречески и означает “муравьед”), крупный, бродящий по земле муравьед Южной Америки, и вероятно самый совершенный специалист по поеданию муравьёв в мире. Как и у Австралийского сумчатого муравьеда, у Myrmecobius, длинная и заострённая морда – в этом случае длинная и острая чрезвычайно, и чрезвычайно длинный и липкий язык. В Южной Америке есть также маленький лазающий по деревьям муравьед – близкий кузен Myrmecophaga, напоминающий миниатюрную и менее экстремальную версию его, и третья, промежуточная форма их. Будучи хотя и плацентарными млекопитающими, эти муравьеды очень далеки от любого плацентарного Старого Света. Они принадлежат уникальному южноамериканскому семейству, в которое также входят броненосцы и ленивцы. Это древнее плацентарное семейство сосуществовало с сумчатыми с ранних дней изоляции континента.
Муравьеды Старого Света включают различные разновидности панголин в Африке и Азии, от лазающих по деревьям, до роющих, все они выглядят на еловые шишки с заострёнными мордами. Ещё в Африке есть странный муравьедомедведь, частично специализированный для рытья. У всех муравьедов, будь то сумчатых, однопроходных или плацентарных, есть одна особенность - чрезвычайно низкая интенсивность обмена веществ. Интенсивность метаболизма – это показатель скорости “сгорания” реагентов, который легче всего измерить как температуру тела. У всех млекопитающих есть зависимость интенсивности метаболизма от размеров тела. У мелких животных метаболизм в среднем более интенсивен – ну примерно как двигатели у маленьких автомобилей обычно вращаются быстрее, чем у больших. Но у некоторых животных метаболизм ускорен в сравнении со средним для их размеров, а у муравьедов - любого происхождения и особенностей, он обычно очень низок для их размера. Почему – не очевидно, но просто поразительно совпадает у животных, которых ничто иное не объединяет, кроме гастрономических пристрастий, и эта особенность почти наверняка так или иначе связано с этими пристрастиями.
Как мы уже упоминали, "муравьи” которых едят муравьеды - часто не настоящие муравьи, а термиты. Термитов часто называют "белыми муравьями", но они более близкие родственники тараканами, чем настоящим муравьям, которые в свою очередь – родня пчёлам и осам. Термиты похожи на муравьёв лишь поверхностно, потому что конвергентно выработали те же самые привычки. Точнее - тот же самый диапазон привычек, потому что у муравьёв и термитов очень много разных дел, большей части которых и те, и другие, научились независимо. И как это часто бывает с конвергентной эволюцией, различия красноречивы столь же, сколь и подобия.
Как и муравьи, термиты живут большими колониями, состоящими главным образом из бесплодных бескрылых рабочих, посвящающих свою жизнь эффективному воспроизводству крылатой репродуктивной касты, которая разлетается для основания новых колоний. Интересное различие: у муравьёв рабочие – это бесплодные самки, а у термитов это и самки и самцы, тоже бесплодные. В колониях и муравьёв, и термитов есть одна (или иногда несколько) увеличенная "царица”, иногда (и у тех, и у других) увеличенная гротескно. И у муравьёв, и у термитов рабочие могут включать в себя специализированные касты, типа солдат. Иногда они – такие специализированные боевые машины, особенно в части своих огромных жвал (у муравьев; у термитов же - "орудийные башни” для химической войны), что они неспособны самостоятельно питаться, и их кормят рабочие не-солдаты. Конкретные виды муравьёв параллельны конкретным видам термитов. Например, привычка к разведению грибов возникла независимо у муравьёв (в Новом Свете) и у термитов (в Африке). Муравьи (или термиты) добывают растительный фураж, который сами не переваривают, а превращают в компост, на котором они выращивают грибы. Вот эти грибы они и едят. Эти грибы, в обоих случаях, не растут нигде, кроме как в гнёздах муравьёв, или, соответственно, термитов. Навыки грибоводства изобретены независимо и конвергентно (более чем однажды) несколькими видами жуков.
Есть также интересные конвергенции у самих муравьёв. Хотя большая часть муравьёв живут размеренной жизнью в неподвижном гнезде, но ведь можно успешно жить огромными блуждающими армиями разбойников. Такая жизнь называется жизнью легионеров. Очевидно, что все муравьи выходят с целью сбора фуража, но у большинства видов они возвращается к неподвижному гнезду с добычей, а царица и молодняк остаются в гнезде. Ключевая особенность муравьёв-легионеров в том, что их армии берут молодняк и царицу с собой. Яйца и личинок рабочие несут в жвалах. В Африке повадки легионеров выработали так называемые муравьи-погонщики. В центральной и Южной Америке параллельные им "бродячие муравьи” очень похожи на муравьёв-погонщиков в привычках и внешне. Они не являются близкими родственниками. Конечно, они развили “армейские” навыки независимо и конвергентно.
Колонии, и у муравьёв-погонщиков и у бродячих муравьёв исключительно велики, до миллиона у бродячих, и примерно до 20 миллионов у погонщиков. У обоих наблюдаются кочевые фазы жизни, чередующиеся с фазами покоя, сравнительно стабильными стоянками лагерем, или "биваком”. И бродячие муравьи, и муравьи-погонщики, или скорее - их колонии, понимаемые как совокупность амёбоподобных единиц, - это ужасные и безжалостные хищники своих джунглей. И те, и другие, разрывают на кусочки всё живое на своём пути, и оба вызывают мистический ужас в своих краях. Сельские жители в некоторых местах Южной Америки при приближении большой армии муравьёв традиционно предпочитают освободить свои деревни, закрыв и спрятав запасы, и возвращаться, когда эти легионы пройдут, вычистив каждого таракана, паука и скорпиона, даже из соломенных крыш. В детстве я жил в Африке, и помню, что больше боялся муравьёв-погонщиков, чем львов или крокодилов. Есть смысл осознать эту мрачную репутацию в свете слов Эдварда О. Уилсона - не только автора “Социобиологии”, но и общепризнанного мирового авторитета, знатока муравьёв: Отвечая на единственный, часто задаваемый мне вопрос насчёт муравьёв, я могу ответить вот что: Нет, в на самом деле, муравьи-погонщики - не кошмар джунглей. Хотя колония муравёв-погонщиков – это "животное", весящее более 20 кг и обладающее 20 миллионами ртов и жал, и конечно – огромнейшее создание мира насекомых, она, тем не менее, не соответствует жутким рассказам про них. В конце концов, стая может покрыть только около метра земли каждые три минуты. Любая сообразительная кустарниковая мышь, не говоря уж о человеке или слоне, может отшагнуть в сторону, и не спеша созерцать безумие мелюзги, объекта, менее грозного, чем странного и удивительного, кульминацию эволюционной истории, настолько же отличной от таковой у млекопитающих, насколько это только возможно осознать в этом мире. В Панаме, будучи уже взрослым человеком, я отшагнул в сторону, и созерцал южноамериканский аналог муравьёв-погонщиков, которых я так боялся рёбенком в Африке. Они текли мимо меня потрескивающей рекой, и я могу подтвердить, что это странное и удивительное зрелище. Легионы шли потоком, час за часом, тельце к тельцу – а я стоял и ждал царицу. Наконец, она подошла, и её присутствие было устрашающим. Её тело увидеть было невозможно. Она появилась лишь как двигающаяся волна суетящихся рабочих, кипящий пульсирующий шарик муравьёв со сцепленными лапками. Она была где-то в середине этого кипящего шарика рабочих, и всё это окружали мощные шеренги солдат, угрожающе выставившие наружу раскрытые жвалы, готовые убивать и умирать, защищая царицу. Простите мне моё любопытное желание увидеть её: я протыкал шарик рабочих длинной палкой, в тщетных попытках открыть царицу. Сразу же 20 солдат вонзили свои массивные мускулистые жвалы в палку, возможно уже насовсем, а несколько дюжин побежали по палке, вынуждая меня быстро её отпустить.
Я так и не взглянул на царицу, но где-то внутри этого кипящего шарика она была, центральный банк данных, хранилище главной ДНК всей колонии. Эти бдительные солдаты были готовы умереть за царицу не потому, что они любили свою мать, и не потому, что они помешались на идеалах патриотизма, но просто потому, что их мозг, и их жвалы были построены генами, скопированными с главной матрицы, которую они несут в самой царице. Они вели себя как храбрые солдаты, потому что унаследовали гены длинной линии предшествующих цариц, гены которых были спасены столь же храбрыми солдатами, как и эти. Мои солдаты унаследовали те же самые гены от этой царицы, также, как те прошлые солдаты наследовали от своих прошлых цариц. Мои солдаты охраняли главные копии тех инструкций, которые заставили их нести охрану. Они охраняли мудрость своих предков, Заветный Ковчег. Эти странные слова будут разъяснены в следующей главе.
Тогда я ощущал изумление и удивление, смешанные с воспоминаниями полузабытых страхов, но изменённые и расширенные зрелым пониманием, которых мне не хватало в Африке в детские годы, пониманием того, для чего вся эта деятельность. Расширенным к тому же знанием того, что эта история легионов достигала той же самой эволюционной кульминации не один раз, а дважды. Это не были муравьи-погонщики моих детских страхов, однако, они могли быть их отдалённым подобием, кузенами Нового Света. Они делали то же самое, что и муравьи-погонщики, и с теми же самыми целями. Стемнело, и я пошёл домой, вновь преисполненный детским благоговением, но с радостью нового понимания, которое вытеснило мрачные африканские страхи.
Далее Добавлено: 17 марта 2009г. 21:33:18
|
|
