Итак, предки китов и дельфинов, вполне экипированные наземные млекопитающие, которые галопировали по прериям, пустыням или тундре, изгибая позвоночник вверх-вниз. Если змеи «плавают» по суше, дельфин «галопирует» в воде! Соответственно, хотя плавник дельфина напоминает раздвоенный хвост большой корифены, он располагается в горизонтальной плоскости, а у большой корифены — в вертикальной. Дельфин — персонаж множества подобных историй, с которыми мы еще столкнемся.
Многоножка (вверху) и мокрица
Есть и другие примеры сходства столь очевидного, что трудно не объяснить его прямым заимствованием. Однако анализ все-таки показывает, что это не так. Животные бывают настолько похожи, что чувствуешь: они обязаны быть родственниками. Тем не менее, выясняется, что, несмотря на впечатляющее сходство, различий больше. Мокрицы — хорошо нам знакомые мелкие существа с множеством ножек, сворачивающиеся при опасности в клубок, подобно броненосцам. Возможно, по этой причине они получили латинское название Armadillidium. Это наименование принадлежит мокрицам, ракообразным, сухопутным родственницам креветок, чье происхождение выдает жаберное дыхание (а жабры приходится держать влажными). Этот случай, впрочем, интересует нас потому, что на свете есть другая мокрица, но не ракообразное животное, а относящаяся к многоножкам. Когда эти мокрицы свернуты, то отличить их практически невозможно. Тем не менее первая — видоизменившееся ракообразное, вторая — видоизменившаяся многоножка. Впрочем, если их развернуть, то сразу бросится в глаза по меньшей мере одно отличие: у многоножки в большинстве сегментов по две пары ног, а у мокрицы — по одной. Более тщательный анализ показывает множество других отличий, так что внешнее сходство поверхностно и вызвано конвергенцией.
Череп тасманийского волка
Почти любой зоолог, не являющийся узким специалистом, скажет, что череп на рисунке вверху принадлежит собаке. И только специалист, отметив два продолговатых отверстия на небе, поймет, что это не собака. Эти отверстия являются отличительным признаком сумчатых — большой группы млекопитающих, теперь обитающих в Австралии. На самом деле перед нами череп тасманийского волка. Благодаря сходному образу жизни, который ведут тасманийские волки (в данном печальном случае — вели) и настоящие собаки (например, динго, с которыми они конкурировали в Австралии и на Тасмании), форма их черепов конвергентно сблизилась.
В главе о географическом распространении видов я упоминал об изумительных сумчатых млекопитающих Австралии. Для этой главы важна их многократно повторяющаяся конвергенция с соответствующими плацентарными (не-сумчатыми) млекопитающими, доминирующими в остальных частях планеты. Не будучи идентичными даже при поверхностном осмотре, каждое сумчатое животное на иллюстрации все же очень похоже на свой плацентарный «функциональный аналог». Этого сходства достаточно, чтобы произвести на нас впечатление, но мало для рассуждений о заимствовании Творцом «тем».
Генетическую рекомбинацию при половом размножении можно рассматривать как своего рода заимствование, обмен генетическими «темами». Однако половая рекомбинация ограничена пределами одного вида и потому не представляет интереса для проблематики данной главы. Мы как раз сравниваем виды, например, сумчатых и плацентарных животных. Любопытно, что заимствование ДНК чрезвычайно широко распространено среди бактерий. Обмен «идеями» между очень далекими в родственном отношении штаммами бактерий более всего напоминает случайные связи и иногда рассматривается в качестве возможного предшественника полового размножения. На самом деле заимствование «идей» — один из основных механизмов, позволяющих бактериям пополнять арсенал новыми хитростями, такими как устойчивость к антибиотикам.
Феномен носит довольно-таки бессмысленное название «трансформация». Причина в том, что когда в 1928 году Фредерик Гриффит его открыл, о ДНК никто не знал. Гриффит фактически обнаружил, что незаразный штамм стрептококка может заимствовать вирулентность у совершенно другой бактерии (даже погибшей!). Сейчас мы бы сказали, что незаразный штамм инкорпорировал в свою ДНК фрагменты ДНК мертвой заразной бактерии (для ДНК понятия «жив» и «мертв» бессмысленны — это просто закодированная информация). В наших терминах незаразная бактерия позаимствовала генетическую «идею» у заразной. Обмен «идеями» между бактериями, правда, совсем другое дело, чем обращение конструктора к собственной удачной находке. Тем не менее, это интересный факт, и если он столь же распространен среди животных, нам будет намного труднее опровергнуть гипотезу об «экономном конструкторе». Что если птицы и летучие мыши вели бы себя как бактерии? Что если, например, бактериальной или вирусной инфекцией часть генома птицы будет перенесена в геном летучей мыши? Не появится ли в результате такого «копипейста» летучая мышь с перьями?
Сопоставление плацентарных и сумчатых млекопитающих
У животных, в отличие от бактерий, передача генов практически полностью ограничена кругом половых отношений внутри вида. На самом деле вид можно довольно точно определить как группу животных, участвующих в генном обмене. Как только две популяции одного вида после продолжительной изоляции (в главе 9 мы обсуждали, что этому обычно предшествует период географического разделения) теряют эту способность, мы считаем их отдельными видами, и они никогда не смогут обмениваться генами (пока не вмешается генная инженерия). По мнению моего коллеги, оксфордского профессора генетики Джонатана Ходжкина, есть только три исключения из этого правила: нематоды, плодовые мушки и — самый интригующий пример — бделлоидные коловратки. Последняя группа наиболее интересна в силу уникальной особенности эукариот — отсутствия полового размножения. Может быть, они обошлись без полов потому, что воспользовались древним методом обмена генами, к которому прибегают бактерии? Межвидовой обмен генами чаще встречается у растений. Например, паразитическое растение повилика Cuscuta — донор генов для растений, вокруг которых она обвивается[147].
Я все еще не могу определиться относительно генетически модифицированных продуктов, разрываясь между потенциальной пользой для сельского хозяйства и осторожностью. Приведу один аргумент, который мне не доводилось еще слышать. Мы часто проклинаем предков за бездумную интродукцию видов в чужеродную среду, предпринятую просто ради развлечения. Так, герцог Бедфордский завез на Британские острова американскую серую белку: причуда, оказавшаяся, как мы видим, катастрофически безответственной.
Бделлоидная коловратка
Не будут ли таксономисты будущего так же сожалеть о забавах нашего поколения с геномом (например, о пересадке гена устойчивости к заморозкам от арктических рыб помидорам или пересадки гена флюоресценции от медуз картофелю в надежде, что он начнет светиться, когда ему требуется полив)? Я читал о планах некоего художника устроить инсталляцию с участием светящихся собак, которым пересажен этот ген. Меня коробит от подобного научного дебоширства во имя претенциозного «искусства». Не принесет ли это вред в отдаленном будущем? Не скажется ли эта блажь на будущем изучении эволюционных связей? Скорее всего нет, но мне представляется, что всегда лучше думать до, а не после того, как сделать что-либо. Суть предусмотрительности просто в том, чтобы стараться избегать решений и действий, последствия которых не до конца ясны.
Ракообразные
Я начал главу с разговора о скелете позвоночных. Аналогичный пример можно найти практически в любой другой группе животных. Приведу один, мой любимый пример: десятиногие ракообразные. Эта большая группа включает омаров, креветок, крабов и раков-отшельников. Тела всех ракообразных устроены одинаково. Скелет позвоночных состоит из твердых костей внутри мягкого тела. У ракообразных, напротив, скелет находится снаружи (так называемый экзоскелет) и состоит из жестких трубок, внутри которых находятся мягкие ткани. Эти трубки механически соединены примерно так же, как кости скелета. Вспомните, например, изящные шарнирные суставы ножек крабов либо омаров — или же более солидные подвески их клешней. Мышцы, обеспечивающие мощное сжатие клешней омара, находятся внутри трубок, составляющих клешню. У человека аналогичные мышцы, выполняющие «клешневой» щипок, крепятся к костям большого пальца и какого-нибудь другого пальца.
Как и у позвоночных (но иначе, чем у морских ежей и медуз), правая половина тела ракообразных симметрична левой. Их тело состоит из последовательности сегментов от головы до хвоста. Сегменты организованы по единому плану, но детали строения различны. Каждый сегмент образован короткой трубкой, жестко или с помощью шарнира (сустава) соединенной с двумя соседними сегментами. Органы и системы органов у ракообразных по всей длине тела организованы одинаково. Например, главный нервный ствол, протянутый по всей длине тела с брюшной стороны (а не со спинной, как у позвоночных), в каждом сегменте несет по два ганглия (нечто вроде минимозга[148]), от которых отходят нервы, иннервирующие сегмент.