Самое грандиозное шоу на Земле

Эти наблюдения привели Вегенера к еретической гипотезе дрейфа материков. Он предположил, что все континенты когда-то составляли суперконтинент, который он назвал Пангеей. На протяжении громадных отрезков геологического времени Пангея постепенно делилась на части, ставшие современными континентами, которые, медленно дрейфуя (и продолжая дрейфовать), постепенно заняли нынешние места на карте.

Легко себе представить, как современники Вегенера интересовались тем (воспользуюсь современным уличным сленгом), что он такое курил. Однако теперь мы знаем, что он был прав. Ну, почти прав: при всей прозорливости Вегенера его гипотеза материкового дрейфа, конечно же, сильно отличается от современной теории тектоники плит. Вегенер полагал, что континенты просто плавают как гигантские корабли (правда, все-таки не в воде, как остров Попсипетль из книги о докторе Дулитле, а в полужидкой мантии нашей планеты). Вполне естественно, что современники встретили его идею скептически. Какие титанические силы способны переместить объект размером с Южную Америку или Африку на тысячи миль? Прежде чем излагать доводы в пользу современной тектоники плит, я вкратце поясню, чем она отличается от теории Вегенера.

Согласно тектонике, поверхность Земли, включая дно океанов, покрыта надвигающимися друг на друга литосферными плитами, на манер рыцарских лат. Знакомые нам континенты — это утолщения плит, поднимающиеся над поверхностью океана. Большая же часть поверхности плит лежит ниже уровня моря. В отличие от континентов Вегенера, они не плавают по морю и не бороздят поверхность Земли: они и есть ее поверхность. Не нужно, следуя Вегенеру, думать, будто континенты сдвигаются или отходят друг от друга. Это происходит иначе. Вообразите плиту, которая постепенно наращивается с одного края за счет удивительного процесса спрединга (растекания морского дна), о котором я расскажу ниже. Другим краем плита может погружаться под соседнюю (это называется субдукцией).

На иллюстрации (цветная вклейка 17) показана часть калифорнийского разлома Сан-Андреас, где сходятся Тихоокеанская и Северо-Американская плиты. Сочетание спрединга и субдукции приводит к тому, что между плитами нет зазоров. Вся поверхность планеты закрыта плитами, каждая из которых, как правило, с какой-нибудь стороны погружается под соседнюю из-за субдукции или смещается, а с остальных сторон растет из-за эффекта спрединга.

Очень любопытно представить себе громадную рифтовую долину, которая когда-то прорезала Гондвану между будущими Африкой и Южной Америкой. Сначала, без сомнения, возникла пунктирная линия озер, как в существующей ныне рифтовой долине в Восточной Африке. Затем, когда тектонические силы увлекли за собой Южную Америку, долина заполнилась морской водой. Представьте себе изумление динозавра, глядящего вслед отчаливающей Западной Гондване. Вегенер был абсолютно прав в том, что совпадение очертаний береговой линии материков неслучайно, однако он ошибся, сочтя материки гигантскими плотами, дрейфующими в океане. Южная Америка, Африка и их континентальный шельф — просто утолщенные части двух плит, большая часть которых лежит под поверхностью океана. Плиты образуют литосферу (от греческих слов «камень» и «сфера»), которая помещается на раскаленной полурасплавленной астеносфере («слабый» и «сфера»). Ее слабость — в отсутствии жесткости. Она, в отличие от твердой литосферы, как очень густая вязкая жидкость, вроде ириски. Некоторая путаница связана с тем, что эти две концентрические сферы не вполне совпадают с более привычным (основанным на химическом составе, а не физических свойствах) делением на кору и мантию.

Большинство плит состоит из литосферных пород двух типов. Глубоководное океанское дно выложено довольно однородным слоем очень плотных пород вулканического происхождения толщиной около десяти километров. Над ним — слой осадочных пород и ила. Повторю: континент — это часть плиты, выступающая над уровнем океана. Плита здесь утолщена за счет дополнительных слоев менее плотной породы. Подводные части плит постоянно надстраиваются по краям — например, на восточном краю Южно-Американской плиты и на западном краю Африканской. Эти два края образуют Срединно-Атлантический хребет, тянущийся от Исландии (которая представляет собой единственный крупный участок хребта, выступающий над поверхностью воды) до Южной Атлантики.

Такие же подводные хребты наращивают края плит и в остальных частях мира (цветная вклейка, 18–19). Подводные хребты работают как своего рода вытянутые фонтаны, тысячелетиями (геологическое время течет медленно) выплескивающие наверх расплавленные горные породы: это и есть эффект спрединга морского дна. Раздвигающий морское дно Срединно-Атлантический хребет как бы толкает Африканскую плиту на восток, а Южно-Американскую — на запад. Это похоже на два идущих в разные стороны конвейера, с той разницей, что происходит это с незаметной для нас скоростью. Часто пишут (это уже стало клише), что Африка и Южная Америка расходятся с такой же скоростью, с какой у человека растут ногти. То, что сейчас они отстоят на тысячи миль друг от друга, лишний раз свидетельствует об огромном, отнюдь не библейском возрасте Земли. Это доказательство сравнимо по убедительности с радиометрическим датированием, которое мы обсуждали в главе 4.

Я недаром сказал: «как бы толкает». Идея, что разъезжающиеся конвейеры океанических хребтов расталкивают континенты, сколь привлекательна, столь и нереалистична: масштаб явно не тот. Тектонические плиты слишком массивны, чтобы восходящие токи магмы под океаническими хребтами могли сдвинуть их с места. С тем же успехом головастик мог бы пытаться сдвинуть с места супертанкер. Настоящая причина — другая. Астеносфера, будучи полужидкой, подвержена конвекционным течениям, распространяющимся на всю ее поверхность под плитами. В каждом регионе верхние слои астеносферы медленно движутся в одном направлении, а более глубокие слои — в обратном. Например, верхние слои астеносферы под Южно-Американской плитой неумолимо движутся на запад. Ясно, что восходящие токи под океаническими хребтами не в состоянии сдвинуть континент, но столь же ясно и то, что конвекционное течение, неуклонно движущееся в определенном направлении под поверхностью континента, вполне способно справиться с этой задачей. Это уже не головастик. Танкер с остановленными двигателями в течении Гумбольдта, несомненно, будет дрейфовать.

Такова вкратце современная тектоника плит. Теперь о доказательствах. Как и у многих твердо установленных научных фактов, у тектоники плит есть множество подтверждений[137]. Я ограничусь самым элегантным: оно связано с определением возраста пород, прежде всего с обнаружением полосовых магнитных аномалий. Это доказательство настолько ярко и убедительно, что о нем нельзя было и мечтать: вот еще один пример того, как все улики неизбежно приводят моего детектива, обследующего место преступления, к одному выводу. В данном случае у нас есть даже нечто похожее на отпечатки пальцев: гигантские магнитные «отпечатки» на горных породах.

Давайте отправимся с нашим воображаемым следователем в путешествие по Южной Атлантике на специальной подлодке, корпус которой способен выдержать чудовищное давление воды в океанских глубинах. Наша субмарина, кроме того, оснащена бурами для взятия проб вулканических пород сквозь толщу осадочных слоев и лабораторией для радиометрического определения возраста образцов (см. главу 4). Подлодка берет курс на восток от бразильского порта Масейо, лежащего почти на 10° южной широты. Проплыв пятьдесят километров по мелководью прибрежного шельфа (который можно считать частью Южной Америки), мы задраиваем люки и ныряем в глубину — туда, где естественным источником света служит только зеленоватая люминесценция гротескных существ.

На глубине шести километров мы наконец достигнем дна, пробурим породу и возьмем пробы. Бортовая лаборатория проведет анализ и сообщит нам, что возраст пород составляет около 140 миллионов лет (ранний мел). Наша подводная лодка плывет на восток вдоль десятой параллели, собирая пробы донных пород. Следователь тщательно регистрирует возраст вулканических пород вдоль маршрута и пытается найти закономерность. Долго искать не придется: даже доктор Ватсон не смог бы ее не заметить. По мере движения на восток над великой равниной океанского дна горные породы неуклонно молодеют. Примерно через 730 километров образцы уже относятся к позднему меловому периоду, их возраст около 65 миллионов лет — тогда вымерли последние динозавры. Чем ближе к середине Атлантики, тем моложе становятся породы, и вот наконец прожекторы нашей субмарины освещают подножие гигантского подводного хребта. Это Срединно-Атлантический хребет (цветная вклейка, 18–19), на который субмарине предстоит взбираться. Поднимаемся выше, по дороге собирая пробы и убеждаясь, что породы молодеют. На самом верху они будут совсем молодыми. Собственно, это и есть свежая лава. Остров Вознесения — часть Срединно-Атлантического хребта, поднявшаяся над поверхностью океана совсем недавно в результате серии извержений. Недавно, конечно, по геологическим меркам, в сравнении с возрастом проб, которые мы собирали в пути, — около шести миллионов лет назад.

Теперь мы направляемся к Африке, спускаясь по восточному склону хребта. Следователь, конечно, продолжает сбор и анализ образцов, и — вы уже догадались — по мере приближения к африканскому побережью они становятся старше. Это зеркальное отражение того, что мы наблюдали прежде. Следователь более не сомневается. Плиты удаляются друг от друга по мере того, как морское дно уходит на восток и на запад от хребта. Новые породы, добавляемые к краям плит в результате вулканической активности хребта, раздвигаются в противоположные стороны двумя гигантскими конвейерами Южно-Американской и Африканской плит. Цвета на картах (цветная вклейка, 18–19) показывают возраст пород: красным обозначены самые молодые. Посмотрите, как отчетливо совпадают профили возраста пород по обе стороны Срединно-Атлантического хребта.

Красиво, правда? Это не все. Следователь обратил внимание на любопытное свойство образцов пород: они слегка намагничены, как стрелка компаса. Когда расплавленная порода застывает, в поляризации крошечных кристаллов, составляющих породу, запечатлевается направленность магнитного поля Земли. Они как стрелки компаса, замершие тогда, когда застыла лава. Давно известно, что магнитные полюса Земли не стоят на месте, они перемещаются, вероятно, из-за медленных течений смеси расплавленного железа и никеля, составляющей земное ядро. Сейчас северный магнитный полюс Земли находится около острова Элсмир на севере Канады, но долго он там не задержится (поэтому моряки, ориентируясь по компасу, всегда вносят поправку).

Поскольку наш следователь тщательно фиксировал ориентацию каждого образца в породе, «застывшее» магнитное поле в образцах показывает ему направление магнитного поля Земли в момент, когда застыла лава. И — нокаут! Оказывается, время от времени (с неравными интервалами в десятки или сотни тысяч лет) магнитное поле Земли меняет свое направление на обратное («претерпевает реверсию»), скорее всего из-за значительных смещений в расплавленном железно-никелевом ядре. Что было севером, становится югом, и наоборот. Поскольку порода «запоминает» направление на север, с помощью магнитометра можно увидеть полосы, тянущиеся вдоль океанского дна: в пределах каждой полосы все породы намагничены в одну сторону, тогда как соседние полосы намагничены в обратном направлении. Наш следователь раскрасил их на карте в два цвета, черный и белый. Разглядывая получившийся рисунок, чем-то напоминающий отпечатки пальцев, он обнаруживает четкую закономерность. Как и на карте возраста пород, «отпечатки» магнитного поля по обе стороны хребта являются зеркальным отражением друг друга. Именно этого и следовало ожидать, если магнитная полярность породы фиксируется при застывании лавы, которая затем удаляется в обе стороны от хребта с постоянной и очень низкой скоростью. Элементарно, мой дорогой Ватсон[138].

Обращаясь к терминологии главы 1, скажу, что превращение вегенеровского дрейфа материков в современную тектонику плит представляет собой хрестоматийный образец превращения сомнительного предположения в общепринятый научный теорум или факт. Тектоника плит важна для этой главы, потому что без нее мы не смогли бы вполне объяснить географическое распространение животных и растений. Говоря о первоначальном географическом барьере, разделившем две популяции, я упомянул землетрясение, изменившее течение реки. Точно так можно говорить и о тектонических силах, разрывающих континент надвое и растаскивающих в разные стороны обломки вместе с животными и растениями — пассажирами этого ковчега.

Мадагаскар и Африка (вместе с Южной Америкой, Антарктидой, Индией и Австралией) когда-то входили в состав Гондваны. Примерно 165 миллионов лет назад Гондвана начала медленно — с нашей точки зрения очень медленно — раскалываться. В это время Мадагаскар, бывший частью Восточной Гондваны вместе с Индией, Австралией и Антарктидой, оторвался от восточного края Африки. Примерно тогда же от западного края Африки отделилась Южная Америка. Позднее, около 90 миллионов лет назад, когда распалась Восточная Гондвана, Мадагаскар отделился от Индии. Каждый фрагмент Гондваны вез с собой груз растений и животных. Мадагаскар был настоящим ковчегом, как и Индия. Например, предки страусов и эпиорнисов могли появиться в Индии и на Мадагаскаре, когда они еще были соединены. Птицы, оставшиеся на гигантском плоту «Мадагаскар», со временем эволюционировали в эпиорнисов, а уплывшие на корабле «Индия» предки страусов впоследствии (когда Индия врезалась в Азию, образовав Гималаи) обрели свободу на просторах Азии и нашли оттуда дорогу в Африку, где и по сей день топчут равнины (это не метафора — самцы страусов топают ногами, чтобы привлечь самок). Вымерших эпиорнисов мы, увы, больше не видим (и, что еще печальнее, не слышим — если бы эти громадные птицы топали, земля бы дрожала). Эти гиганты, значительно крупнее самых крупных страусов, возможно, стали прототипом сказочной птицы Рух, о которой упоминается в сказке о втором путешествии Синдбада-морехода. Эпиорнис был и вправду достаточно велик, чтобы поднять человека, но у него не было крыльев. Так что сказка — ложь: Синдбад на этой птице летать не мог[139].

Убедительно доказанная к настоящему времени тектоника плит не только объясняет множество наблюдаемых фактов относительно распространения окаменелостей и живых существ, но и дает дополнительные подтверждения древности нашей планеты. Тектоника плит сродни острому гвоздю в стуле для креационистов — по крайней мере, для креационистов «младоземельного» толка. Как они с этим справляются[140]? С трудом. Креационисты не отрицают движение континентов, однако утверждают, что все произошло очень быстро и совсем недавно, во времена потопа[141]. Можно было бы подумать, что они просто отвергнут эти факты, как и множество других, доказывающих эволюцию. Но нет: они признают за истину, что Южная Америка когда-то прилегала к Африке. Доводы в пользу тектоники плит креационисты считают убедительными, хотя доказательства эволюции по меньшей мере настолько же веские. Поскольку доказательства значат для креационистов немного, куда естественнее было бы отрицать заодно и тектонику плит.

Книга Джерри Койна «Почему эволюция истинна» превосходно описывает свидетельства в пользу эволюции, вытекающие из географического распространения животных и растений (чего еще ожидать от главного автора самого авторитетного современного труда о видообразовании)[142]. Джерри Койна, кстати, также поражает привычка креационистов игнорировать любые факты, не подтверждающие то, что, по их мнению, обязано быть истинным, ибо так сказано в Писании:

Современные биогеографические доводы в пользу эволюции настолько убедительны, что мне не попадалось ни одной креационистской книги, статьи или лекции, пытающейся их оспорить. Они просто делают вид, что этих доказательств нет.

Креационисты пытаются представить дело так, будто единственным доводом в пользу эволюции являются окаменелости. Что же, окаменелости — действительно сильный аргумент. Со времен Дарвина их собрано множество, и все они прямо подтверждают эволюцию либо согласуются с ней. Главное, что ни один ископаемый образец не противоречит эволюции! Окаменелости — сильный довод, но не самый сильный. Даже если бы мы не нашли ни одной окаменелости, данных о современных нам видах более чем достаточно, чтобы прийти к однозначному выводу о правоте Дарвина. Наш следователь нашел на месте преступления улики куда более серьезные, чем ископаемые остатки. В этой главе мы убедились, что географическое распространение животных и растений точно соответствует такому, которое мы ожидаем, считая, что они являются родственниками, произошедшими от общих предков за долгое-долгое время. В следующей главе мы сравним современных животных, рассмотрим распределение признаков в царстве животных, обращая особое внимание на последовательности их генетического кода, и придем к тому же выводу.

Глава 10

Генеалогическое древо

«Кость с костью своею…»

Скелет млекопитающего — настоящий шедевр. Не в том смысле, что он сам по себе прекрасен (по правде говоря, я как раз так и думаю) — нет, я имею в виду тот факт, что мы вообще можем говорить о скелете млекопитающего: ведь эта сложнейшая, мастерски подогнанная конструкция одновременно столь различна и столь очевидно единообразна у многообразных млекопитающих. Собственный скелет знаком нам достаточно близко, так что обойдемся без иллюстрации, однако взгляните на скелет летучей мыши. Не правда ли, удивительно, что каждая ее кость имеет аналог в человеческом скелете? Мы ясно видим это, конечно, благодаря порядку сочленения — различаются только пропорции. «Кисти» у летучей мыши непропорционально велики (в сопоставлении с ее телом), но вряд ли мы не заметим сходство наших пальцев на руках и длинных костей мышиных крыльев. Рука человека и крыло летучей мыши — два варианта одной и той же вещи, и никто в здравом уме не станет это отрицать. Существует термин для описания такого сходства — гомология. Крыло летучей мыши и наша кисть гомологичны. Скелет нашего общего предка сжимался и растягивался, одна часть за другой, в разных направлениях, в разных филогенетических линиях.

Еще удивительнее то, что этот же принцип работает и для крыла птеродактиля (пусть он не относится к млекопитающим) — хотя и в других пропорциях. Перепонка крыла птеродактиля, по сути, опирается на один палец — мизинец. Конечно, из-за такой гомологии можно и в истерику впасть: ведь мизинец обязан быть маленьким и хрупким. Но это, безусловно, глупость, потому что мизинец птеродактиля имел длину, сопоставимую с его телом, и ощущался примерно так, как мы ощущаем руку. Тем не менее, картина иллюстрирует тот же принцип. Пятый палец видоизменялся в соответствии со своим назначением — нести перепонку крыла. И, несмотря на различия в деталях, это все-таки именно пятый палец, на что указывает его положение относительно остальных костей скелета. Эта длинная, крепкая опора, поддерживающая крыло, гомологична нашему мизинцу.

Скелет летучей мыши

Помимо настоящих летающих животных — птиц, летучих мышей, птерозавров и насекомых — существуют животные планирующие, и этот навык кое-что говорит о происхождении полета. Планирующим животным также нужны перепонки и скелетный каркас, однако в этом случае каркас не обязан происходить от пальцев руки, как крылья летучих мышей и птерозавров. Белки-летяги (две независимые группы грызунов) и кускусы (австралийские сумчатые, по виду почти неотличимые от летяг, но не родственные им) планируют, растягивая перепонку между руками и ногами. Пальцы при этом не несут особой нагрузки и поэтому не увеличиваются. Я, страдающий «неврозом мизинца», с большим удовольствием очутился бы в шкуре летяги, чем птеродактиля, поскольку привык выполнять тяжелую работу руками и ногами, а не пальцами.

Скелет птеродактиля

Взгляните на скелет летучего дракона — еще одного элегантного лесного параплана. Одного взгляда достаточно, чтобы понять — у него каркасом крыльев-перепонок стали не пальцы, не руки или ноги, а ребра. И снова очевидно сходство его скелета со скелетами других позвоночных. Можно перебрать все кости, одну за другой, и каждой найти аналог у человека, летучей мыши или птеродактиля.

Скелет летучего дракона

Шерстокрыл (кагуан), родом из лесов Юго-Восточной Азии, напоминает летяг и кускусов, однако его несущий перепонку каркас включает, кроме рук и ног, хвост. По мне, это какая-то несуразица, хотя я вообще не могу представить, что значит обладать хвостом (впрочем, у людей, как и других бесхвостых обезьян, есть рудиментарный хвост — копчик). Нам, почти бесхвостым обезьянам, трудно понять, как чувствует себя паукообразная обезьяна, хвост которой вытягивается на длину позвоночника. На цветной вклейке 26 видно, насколько он длиннее и без того длинных рук и ног. Как у многих обезьян Нового Света (вообще у многих обитающих там млекопитающих, что любопытно и труднообъяснимо), хвост паукообразной обезьяны на редкость цепок, то есть приспособился к хватанию и почти превратился в лишнюю руку (хотя он ей не гомологичен — на хвосте нет пальцев). И вправду, хвост этой обезьяны выглядит как рука или нога. Скелет этого хвоста подобен хвостам остальных млекопитающих, однако он видоизменился для выполнения других задач. Его позвонки решительно такие же, как в хвостах остальных млекопитающих, включая нас с нашими копчиками. Только представьте, каково это — быть обезьяной с пятью «руками», на каждой из которых к тому же можно радостно висеть. Я не могу это представить, но знаю, что хвост паукообразной обезьяны гомологичен моему копчику, а невероятно длинная и мощная кость крыла птеродактиля гомологична моему мизинцу.

Другой сюрприз того же рода — лошадиное копыто. Оно гомологично ногтю нашего среднего пальца. Лошади, в отличие от нас, буквально ходят на цыпочках. Они практически полностью утратили остальные пальцы и ногти на ногах. Наши указательный и безымянный пальцы (и их эквиваленты на ногах) гомологичны приросшим к пястным костям лошади грифельным костям, практически невидимым под кожей. Грифельная кость лошади гомологична средней пястной кости нашего запястья и плюсневой кости стопы. Так что немалый вес лошади, например тяжеловоза клейдесдальской породы или шайра, несут только средние пальцы передних и задних конечностей. Пример с гомологией среднего пальца человека и летучей мыши очевиден. Скажу также, что иногда лошади рождаются с тремя «пальцами», один из которых обычен, а два других снабжены миниатюрными копытцами, как показано на рисунке.

Не правда ли, прекрасная идея: почти беспредельная изменчивость, причем каждая модификация сохраняет безошибочные следы оригинала? Превосходная иллюстрация — литоптерны, вымершие южноамериканские травоядные, не похожие ни на какое современное животное, тем более на лошадь, но точно с такими же, как у нее, ногами и копытами. Лошади Северной Америки[143] и литоптерны Южной (которая тогда была огромным островом, ведь Панамского перешейка еще не было) независимо сходным образом избавились от всех пальцев, кроме среднего, и нарастили на нем копыто. Возможно, причина в том, что у травоядного млекопитающего не так много способов стать быстрым бегуном. Лошади и литоптерны пришли к одному решению — избавиться от ненужных пальцев и приобрести копыта. Коровы и антилопы нашли другое решение — два пальца.

Многопалая лошадь

Следующее утверждение сначала выглядит парадоксальным, однако вы скоро убедитесь, насколько оно верно и важно. Скелет всех млекопитающих одинаков, но отдельные кости различны: под скелетом я понимаю набор костей, соединенных друг с другом в определенном порядке. Форма костей в этом случае не является свойством скелета. Такое определение скелета не учитывает форму отдельных составляющих, заботясь только об их упорядоченности: «кость с костью своею»[144], или, как поется в более бодром варианте этого пассажа:

Пальцы — к ступне, А ступня — к лодыжке, А лодыжка — к ноге, А нога — к колену, А колено — к бедру, А бедро — к тазу, А таз — к позвоночнику, А позвоночник — к плечам, А плечи — к шее, А шея — к голове! Я слышу слово Господне!

Суть в том, что это гимн буквально всех млекопитающих — и даже всех наземных позвоночных. Например, наша голова (точнее, череп) состоит из 28 костей, в основном скрепленных жесткими швами, — и всего одной большой подвижной костью: нижней челюстью[145]. Удивительным образом те же 28 костей (плюс-минус одна), которые даже можно назвать одинаково, имеются у всех млекопитающих!

Шейный позвонок — к затылочной кости, А затылочная кость — к теменной, А теменная — к лицевой, А лицевая — к лобной, <…> А 27-я кость — к 28-й.

Порядок одинаков, хотя форма костей млекопитающих радикально отличается.

Череп лошади

Какой отсюда следует вывод? Мы ограничились современными животными, так что не видим эволюцию в действии. Мы как детективы, явившиеся на место преступления. Скелеты современных животных сходны ровно настолько, насколько этого можно ожидать от потомков одного предка, скелет которого постепенно изменялся. Общий предок некоторых животных, например жирафа и окапи, жил сравнительно недавно. Но называть жирафа вытянувшимся окапи некорректно: это два современных вида. Однако разумно предполагать (это подтверждается ископаемыми находками, но мы здесь не обсуждаем окаменелости), что общий предок больше походил на окапи. То же самое с импала и гну — они близкие родственники и в родственном отношении отстоят немного дальше от жирафа и окапи. При этом все четыре вида — дальние родственники других парнокопытных, включая свиней и бородавочников (они приходятся кузенами друг другу, а также свиньям пекари). Все парнокопытные — еще более далекие родственники лошадей и зебр, кузенов, не имеющих раздвоенного копыта. Можно сколь угодно долго подбирать пары кузенов, потом объединяя кузенов в группы, эти группы — в группы групп кузенов, группы групп кузенов — в группы групп групп кузенов, и так далее. Всем известно, что у кузенов и кузин общие бабушка и дедушка, а у троюродных — прабабушка и прадедушка:

[(волк, лиса)(лев, леопард)][(жираф, окапи)(импала, гну)]

Все указывает на разветвленное дерево предков и потомков, то есть генеалогическое древо.

Скелеты жирафа и окапи

Я сразу перешел от дерева сходства к древу родства (генеалогическому), но не поспешил ли я с этим заключением? Нет ли других интерпретаций? Едва ли! Иерархический характер сходства был замечен креационистами еще в додарвиновскую эпоху, и у них, конечно же, было неэволюционное объяснение, на редкость надуманное. Характер сходства, утверждали они, есть отражение ограниченного числа лейтмотивов у Творца. У него были разные соображения о том, как делать животных. Он разрабатывал все линии одновременно — например, отдельно млекопитающих и насекомых. В рамках линии млекопитающих было четкое и обстоятельное деление на подтемы, например парнокопытные, и под-подтемы (например свиньи). Здесь столько ухищрений и попыток выдать желаемое за действительное, что современные креационисты редко вспоминают об этом объяснении. Как и в случае с географическим распространением животных, они предпочитают игнорировать доводы сравнительной анатомии, считая за лучшее для себя обращаться к ископаемым (на этом поле им почему-то спокойнее).

Не брать взаймы

Чтобы подчеркнуть всю безнадежность объяснения с Творцом и его темами, вспомним, что любой здравый конструктор с удовольствием снова обращается к своим удачным идеям, если они выигрышно смотрятся в новом проекте. Конструирование поездов и самолетов — разные области, но идея индивидуального освещения в самолете пригодится и в поезде: почему бы и нет, если решается сходная задача? Название «безлошадная повозка», бывшее в употреблении на заре автомобильной эры, указывает на источник идеи. Однако конной повозке руль ни к чему — лошадьми управляют при помощи вожжей, так что руль позаимствовали где-то еще; подозреваю, что у корабля. До появления рулевого управления в конце XIX века автомобиль вели с помощью аналога румпеля, заимствованного у корабелов, но перенесенного с кормы на нос.

Если перья — настолько удачная идея, что они есть у всех без исключения птиц, летающих и нелетающих, почему их нет ни у одного млекопитающего? Почему Господь не воспользовался удачной находкой при сотворении, например, летучих мышей? Причина, конечно, в том, что все птицы произошли от общего пернатого предка, среди потомков которого не было ни одного млекопитающего. Все очень просто[146]. Дерево сходства — это дерево предков и потомков, фамильное древо, и для каждой его ветви, от главной до третьестепенной, принцип одинаков.

Однако возникает вопрос. Есть множество замечательных примеров, где на первый взгляд идея пересажена из одной части древа в другую, как подвой у яблони. Дельфин, будучи мелким китом, выглядит как многие виды крупных рыб. Одну из них — большую корифену Coryphaena hippuris — даже называют «дельфином». У них сходная обтекаемая форма, пригодная для быстрого охотника, живущего у поверхности океана. Однако их манера плавать, на первый взгляд похожая, не заимствована друг у друга. Главным двигателем у обоих существ является хвост, но большая корифена, как и все рыбы, двигает хвостом из стороны в сторону. Дельфин же, будучи млекопитающим, выдает свое происхождение, двигая хвостом вверх-вниз. Унаследованная от рыбьего позвоночника способность изгибаться из стороны в сторону есть у ящериц и змей, которые будто бы плывут по земле. Сравните с галопирующей лошадью или гепардом. У млекопитающих позвоночник изгибается вверх и вниз, а не вправо и влево. Интересно, как у млекопитающих произошел этот переход? Возможно, была промежуточная стадия с почти негнущимся позвоночником (как у лягушек). С другой стороны, крокодилы могут бегать галопом (причем с ужасающей скоростью) и, что более традиционно для рептилий, ползать, извиваясь как ящерицы. Предки млекопитающих не имели ничего общего с крокодилом, но, возможно, крокодил — пример того, как в общем предке могли совмещаться эти черты.

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.

По краям большинства сегментов находятся конечности, снова составленные из соединенных шарнирами трубок. Обычно конечность ракообразных оканчивается раздвоением, которое во многих случаях можно назвать клешней. Голова ракообразных также сегментирована, хотя регулярность ее структуры, как и в случае с позвоночными, не так очевидна. На голове пристроились пять пар конечностей, хотя это название им не очень подходит, поскольку они превратились в антенны и составные части челюстного аппарата. Из-за этого их обычно называют не конечностями, а придатками. Пять придаточных сегментов, встречающиеся без особых вариаций у всех ракообразных, — антенна первая (или антеннула), антенна вторая (собственно антенна), мандибула, максилла первая и максилла вторая. Первые два придатка — органы чувств. Остальные предназначены для пережевывания, измельчения и прочей обработки пищи. Спускаясь ниже, мы увидим ту же сегментную организацию с отличающейся специализацией конечностей: в средней части — те, что служат для ходьбы, а в хвостовой — для других целей, например, для плавания.

Узкое подогнутое брюшко самца краба

У омаров и креветок первая пара придатков на теле — клешни, а следующие четыре пары служат для ходьбы. Эти пять сегментов объединены в туловищный отдел. Остальная часть тела называется брюшком. Его сегменты, кроме тех, что на самом конце брюшка, оканчиваются своеобразными весельцами — похожими на перья плавательными придатками, столь необходимыми, например, утонченным креветкам. У крабов голова и туловище слились в единое целое (головогрудь), к которому крепятся все десять пар конечностей. Брюшко завернуто под головогрудь и сверху его не видно. Но если краба перевернуть, сразу показывается сегментированное брюшко. На иллюстрации на предыдущей странице показано типично узкое брюшко самца краба. У самок оно шире и по форме напоминает фартук. У раковотшельников необычное асимметричное брюшко, приспособленное для комфортного проживания в раковине моллюска. Кроме того, брюшко у них мягкое и незащищенное, так как эти функции панциря возложены на раковину.

Изменение частей тела ракообразных без изменения общего плана строения прекрасно иллюстрируют рисунки знаменитого зоолога XIX века Эрнста Геккеля, одного из верных приверженцев Дарвина в Германии (интересно, что приверженность не была взаимной, но, думаю, Дарвина восхитили бы способности Геккеля-рисовальщика). Как и со скелетом позвоночных в предыдущей главе, достаточно сравнить краба и лангуста — и вы сразу увидите точное соответствие частей тела. Каждая деталь экзоскелета в обоих случаях соединяется с одними и теми же деталями, хотя форма деталей, конечно, отличается. Снова, как у позвоночных, скелет как способ организации деталей инвариантен, а детали изменчивы. И снова очевидная и, я бы сказал, единственная разумная интерпретация этого факта — наличие у всех ракообразных общего предка, от которого они унаследовали скелет. Детали плана менялись в зависимости от потребностей каждого вида, но план остался неизменным.

Что сделал бы Дарси Томпсон, будь у него компьютер

В 1917 году великий шотландский зоолог Дарси Томпсон (D’Arcy Thompson) опубликовал книгу «О росте и форме», в последней главе которой представил миру свой ставший знаменитым метод трансформаций[149]. Суть метода проста: он рисовал животное на миллиметровке, а затем, изменяя масштаб согласно некоторым математическим формулам, демонстрировал превращение животного в родственное этому последнему. Миллиметровку с переменным масштабом можно представить себе листом резины. Нарисуем на ней животное, а потом растянем (или сожмем) ее. Томпсон, например, взял шесть видов крабов и нарисовал на миллиметровке один из них, Geryon. Затем «растянул» миллиметровку пятью способами и получил другие пять видов. Математические подробности нас сейчас не занимают, хотя они очень увлекательны. Но следует понять, что не так-то трудно сделать из одного краба другого. Сам Томпсон не слишком интересовался эволюцией, но нам-то легко представить, как должны были действовать генетические мутации, чтобы добиться таких результатов. Конечно, мы не будем считать Geryon или какой-то из пяти других видов предком остальных. Никто из них не был таковым, и дело не в этом. Суть достижения Томпсона — в демонстрации того, что как бы ни выглядел общий предок этих крабов, трансформация такого рода может превратить любого из них (как и общего предка) в любой другой.

Ракообразные. Рисунок немецкого зоолога Э. Геккеля

Эволюция никогда не происходила посредством превращения одной взрослой особи в другую. Вспомним, что любая взрослая особь начинает существование с эмбриона. Мутация проявляется в развитии эмбриона — как изменение скорости роста частей относительно друг друга. В главе 7 мы именно так интерпретировали эволюцию черепа человека. Следовательно, если мы нарисуем человеческий череп на «резиновой миллиметровке», то преобразованиями а-ля Томпсон сможем превратить его в череп близкого родственника, например шимпанзе, или (с большими искажениями) в череп павиана. Именно это продемонстрировал Томпсон. Заметьте, что начинать с человеческого черепа необязательно: он мог взять череп шимпанзе и получить череп человека. А еще лучше для книги по эволюции (каковой книга Томпсона не являлась) расположить на «резиновой миллиметровке» череп австралопитека и растянуть ее до черепа современного человека. Получилось бы ничуть не хуже, чем на приведенных рисунках, а с эволюционной точки зрения было бы куда осмысленней.