Трилобиты: Свидетели эволюции - Ричард Форти

Как всегда случается с большинством новых и привлекательных теорий, едва только она появилась в научном обиходе, немедленно в ее поддержку отовсюду, из разных источников, стали набираться факты, и теория о быстрых эволюционных трансформациях в некий критический исторический момент стала набирать силу. В прошлой главе мы встретились с HOX-генами — теми, что контролируют процесс развития всех животных. Членистоногие, как правило, состоят из сгруппированных так или иначе сегментов, и читатель уже знаком с соответствующей упаковкой у трилобитов — с цефалоном, туловищем и пигидием. Но у других членистоногих сегменты могут быть сгруппированы иначе: в голове может помещаться разное число сегментов и в туловище тоже. Похоже на компоновку поезда: его можно составить из разных наборов пассажирских и моторных вагонов. И вот согласно одной из теорий кембрийский взрыв записал тот ключевой момент, когда HOX-гены начали по-всякому перекомпоновывать наборы сегментов и конечностей. Они, HOX-гены, выполняют работу демона-распорядителя на биологической сортировочной станции, формируя новые подвижные составы. И во время великой кембрийской демократии целый выводок этих экспериментальных составов был выпущен в мир — а там выбирайся, как знаешь. Одни из них оставили эволюционное потомство, другие канули в никуда, когда закончился период невероятного эволюционного плодородия. Другая теория предполагает удвоение геномов в ту творческую эпоху, в результате чего вдвое возросла вероятность обновления морфологии. И даже на миг показалось, что дарвиновский «необъяснимый случай» может быть, в конце концов, объяснен. Взрыв стал поворотным этапом жизни, преодолевшим, вероятно, какой-то экологический предел, который стоял на пути докембрийского мира, и тогда возможности жизни сказочно расширились, и в эволюционной пьесе внезапно прописались совершенно новые персонажи. На какое-то время в действие допускались любые необычные герои. То был древний карнавал безумств, эволюционный Марди Гра, когда в один геологический день в праздничном шествии дурачились любые маски, на какие только способно воображение сюрреалиста. Смотри — монстр со стеклянными глазами! Оглянись! Оглянись! Вон высунулся из трубки кто-то блестящий с завитушками, сирота безродная! Шоу уродов открыто весь день.

Даже жаль, что костюмы нужно снимать и разглядывать изнанку. Многие предпочитают блестящую внешность дотошному анализу — внешность вызывает улыбки и радостные чувства, а анализ, напротив, требует вдумчивости и мозговых усилий. Но разборчивое осмысление необходимо, если мы действительно хотим определить место трилобитов в безумной кембрийской толчее. Во-первых, нашлись такие специалисты, которые сомневались в правильности концепции, представленной Стивеном Гулдом, хотя все восхищались самим стилем изложения. Одним из таких скептиков был я сам, о чем сообщил в рецензии на «Удивительную жизнь» для журнала Nature сразу после выхода книги. К тому времени я уже начал смотреть на животных из сланцев Бёрджес немного под другим углом.

Мы работали вместе с Дреком Бриггсом — экспертом по членистоногим из Бёрджес. И стали обращать внимание не столько на специфику каждого отдельного вида, сколько на их общие черты, искать существенное сходство каждого с каждым. Методически работа строилась на так называемой кладистике. Опуская технические детали, принципы кладистики по сути просты: это способ группировки или классификации организмов на основе их признаков, причем важно учитывать эволюционную продвинутость каждого признака. Вот простой пример. Применим кладистический анализ к слону, землеройке и ящерице; у землеройки и слона выделится несколько общих характеристик, таких как наличие матки, молочных желез, теплокровности и шерсти (у слона сильно поредевшая), и эти черты сразу покажут, что их родство между собой теснее, чем с ящерицей. Слон и землеройка — млекопитающие, и мы допускаем, что столь сложное приспособление, как молочные железы, сформировалось в ходе эволюции всего однажды. С другой стороны, и землеройка, и ящерица — насекомояды, а слон — растительноядное животное, но эти черты ничего не говорят о родственных связях животных, а отражают адаптацию к пищевым предпочтениям. Также и невероятный слоновий хобот не приближает нас к оценке родства слона с ящерицей и землеройкой, потому что не хобот делает слона млекопитающим. Кладистика работает только с эволюционно значимыми признаками, а признаки, общие для всех, не считаются. Четыре ноги у ящерицы, землеройки и слона свидетельствуют в пользу их принадлежности к какому-то более крупному объединению, в данном случае к тетраподам, или четвероногим, и общего предка этой группы нужно искать в девонских эпохах, но это не поможет решить классификационную задачу слона, землеройки и ящерицы. Поэтому мы с Дереком занялись инвентаризацией общих признаков всех членистоногих из сланцев Бёрджес, т.е. признаков, которые присутствовали бы сразу у нескольких видов (но не у всех): например, у видов со сходным числом ножек или с одинаковым числом головных придатков. Мы надеялись, что распределение этих общих признаков поможет нарисовать дерево сходства — диаграмму родственных связей между нашими ископаемыми животными. Тогда, как и на генеалогическом древе королей, можно будет увидеть, кто с кем в близком родстве и какие могут объявиться дальние родственники. Помимо прочего, мы хотели вывести общего предка членистоногих, а не выдумывать какой-то мифический персонаж. Чем больше анализируешь животных, тем больше возможных путей их группировки; число возможностей растет непропорционально быстро, и скоро уже вручную не справиться, и для поиска наилучшего варианта приходится подключать компьютерные мозги. Да еще нужно учитывать, что некоторые признаки могли возникать не один, а несколько раз. «Наилучший» вариант — не слишком осмысленное слово, потому что кто определит, что лучше, а что хуже? Но у кладистов есть свои способы определять, что есть наилучшее. И большинство их стоит на том, что чем проще, тем лучше. В конце 1980-х многие ученые, практиковавшие кладистику, использовали программу PAUP (аббревиатура от Phylogenetic Analysis Using Parsimony, т.е. филогенетический анализ с использованием парсимонии); ее разработал американский специалист из Иллинойса Дэвид Суоффорд. Среди эволюционистов Суоффорд известен не менее, чем Хокинг среди астрофизиков.

И мы разбирали наших членистоногих, в том числе и Olenoides, по деталькам, по черточкам, стремясь дойти до самой сути в надежде построить их родословное древо. Если какое-нибудь замысловатое животное ловко устраивалось на этом дереве, это означало, что его специфичность преувеличена адептами взрыва. Их гипнотизировала пестрота внешнего облачения, и они не замечали под ним обычного, одинакового для всех платья.

Нас удивило, насколько легко все членистоногие из сланцев Бёрджес встроились в родословное дерево. Это была первая попытка построить объективное дерево родства, и один из любопытных результатов этой работы состоял в том, как высоко на этом дереве поместились трилобиты. Слишком высоко, чтобы и дальше числиться среди примитивных членистоногих! Будь они примитивными, они бы были где-то в основании дерева. Неожиданно оказалась осмысленной необычность хрустальных трилобитовых глаз. Также самым безжалостным образом отбраковалась идея о происхождении членистоногих от нескольких независимых предковых форм: иначе не выстроилось бы так легко простое и логичное родословное дерево с одним общим предком. Некоторые из членистоногих проявили себя не менее необычными, чем трилобиты, просто за сотню лет знакомства мы уже успели привыкнуть к трилобитам. Чем ближе знаешь, тем лучше… ммм… узнаешь.

Если взрыв и был, то происходил он в значительной мере организованно. Конечно, кое-какие детали нашего дерева, выросшего на сланцах Бёрджес, требовали доработки: оно было первой попыткой такого рода, еще сырой, какими, впрочем, всегда бывают попытки. В течение следующих десяти лет то же самое пробовали выполнить и другие исследователи, например наш приятель Мэтью Уилз, и при этом в их версиях сохранились многие черты того первого дерева. Иными словами, наше дерево во многом было выстроено правильно.

Мы с Дереком задумывали опубликовать это дерево в журнале Nature, но этот журнал придерживался своей идеологии. Читателю, наверное, небесполезно узнать, что опубликовать статью в научном журнале — дело непростое. Сначала нужно подать рукопись, соблюдая с абсолютной, безупречной тщательностью все требования к шрифтам, названиям, длине параграфов и т.д. Затем журнал посылает рукопись рецензентам, и если речь идет о журнале Nature, то в нем самые въедливые рецензенты, какие только есть на свете. В большинстве случаев они рекомендуют «отклонить». Только уникумы вроде Ричарда Фейнмана или Стивена Хокинга получают обычно благосклонное добро на публикацию, остальным смертным уготована известная мера горечи. Не один новичок-писатель испытывал муки, получив из редакции лаконичный ответ: «Редакция сожалеет…» Поэтому можете представить наше неудовольствие, когда статью с описанием дерева вышибли из Nature. Мы зализали раны и решили подать ее в американский аналог журнала Nature — в Science — пожалуй, единственный научный журнал с такой же высокой репутацией. К нашему облегчению, после месяца-двух агонии нашу небольшую статью туда взяли, и она увидела свет в 1989 г.