Эволюция: Неопровержимые доказательства

Идея общего предка неизбежно приводит к впечатляющим прогнозам относительно эволюции, которые можно проверить научным путем. Если мы, опираясь на общие внешние признаки и нуклеотидные последовательности ДНК, убедились, что птицы и рептилии объединяются в одну группу, то можем с уверенностью прогнозировать, что в палеонтологической летописи наверняка найдем общих предков птиц и рептилий. Такие прогнозы обычно сбывались и тем являли самые весомые доказательства эволюции. Ряд примеров обнаружения общих предков будет приведен в следующей главе.

Пятым столпом эволюционной теории служит идея, которую Дарвин считал своим величайшим интеллектуальным достижением, а именно естественный отбор. Идея естественного отбора принадлежала не только Дарвину – почти одновременно с ним такую же идею выдвинул натуралист Альфред Уоллес, и это один из знаменитейших и ярчайших примеров синхронного открытия в истории науки. Однако честь открытия все равно в большей степени принадлежит Дарвину, потому что в «Происхождении видов» он разработал и описал ее очень подробно, привел множество доказательств в пользу этой идеи и проанализировал ее последствия.

Однако естественный отбор – не только одно из величайших открытий в науке и краеугольный камень дарвиновской теории. Теорию Дарвина в свое время сочли революционной, а идея естественного отбора взбудоражила многие умы и до сих пор возмущает публику. Естественный отбор – открытие одновременно и революционное, и будоражащее: он объясняет явные закономерности в природе исключительно материалистическим процессом, для которого не требуется акт творения или руководство высших сил.

Сама по себе идея естественного отбора очень проста. Если особи внутри какого-то биологического вида генетически отличаются друг от друга и какие-то из этих особенностей влияют на выживание и размножение в среде обитания, то в следующем поколении «хорошие» гены, повышающие шансы на выживание и размножение, количественно будут преобладать над «плохими». Со временем популяция все лучше и лучше приспособится к среде обитания за счет соответствующих полезных мутаций, которые распространятся в популяции, а вредоносные мутации исчезнут. В итоге этот процесс породит организмы, которые хорошо приспособлены к своей среде обитания и образу жизни.

Приведу простой и наглядный пример. Шерстистый мамонт, который населял северные части Евразии и Северной Америки, был приспособлен к холодному климату благодаря своей косматой теплой шубе (в вечной мерзлоте тундры были обнаружены экземпляры мамонтов хорошей сохранности, доказывающие этот факт){3}. Возможно, мамонты произошли от предков, у которых волосяной покров был более скудным, как у современных слонов. Мутации предкового вида привели к тому, что некоторые особи мамонтов (так бывает и среди людей) оказались шерстистее остальных. Когда климат стал холоднее или вид переселился и распространился на северные регионы, мамонты с более выраженным волосяным покровом оказались лучше приспособлены к новым условиям и оставили больше потомства, чем их менее шерстистые собратья. Таким образом, количество генов, отвечающих за более плотный волосяной покров, умножилось, и в следующем поколении средний мамонт обладал более плотной и густой шерстью, чем в предыдущем. Предположим, что этот процесс продолжается еще несколько тысяч поколений, тогда бесшерстого мамонта сменит косматый. И если многие отличительные признаки влияют на сопротивляемость холоду (например, размер тела, толщина жировой прослойки и т. п.), эти признаки тоже изменятся.

Процесс удивительно прост. Для него нужно лишь одно: чтобы представители биологического вида генетически различались по своей способности к выживанию и размножению в среде обитания. При таком условии естественный отбор и эволюция неизбежны. Как вы убедитесь, этому условию соответствуют все биологические виды, которых когда-либо изучала наука. И поскольку приспособленность особи к среде обитания зависит от такого количества признаков, то естественный отбор с течением времени способен вылепить животное или растение, которое будет казаться продуманно сконструированным.

Однако важно понимать, что организмы, выкованные в результате естественного отбора, сильно отличаются от тех воображаемых особей, которые могли бы появиться благодаря акту предумышленного творения. Естественный отбор – не божественный творец, не искусный конструктор, он больше похож на ремесленника. Естественный отбор не создает идеальный организм, начав, подобно конструктору или дизайнеру, с эскиза. Он делает лучшее, что возможно, из имеющегося материала, латает и паяет уязвимые места. Мутации, которые ведут к идеальной конструкции, могут вообще не появиться, потому что они слишком редки. Африканский носорог, снабженный парой симметричных рогов, возможно, был лучше приспособлен для обороны от врагов и сражений с себе подобными, чем индийский, у которого рог всего один (и, кстати, это не рога, а спрессованная шерсть)[7]. Но у индийских носорогов мутация, отвечающая за появление двух рогов, вероятно, просто не появилась. Однако один рог лучше полного их отсутствия, и индийский носорог лучше приспособлен к жизни, чем его безрогий предок, но случайности генетической истории могли привести к более чем несовершенным конструкциям. И, разумеется, каждый раз, когда какое-то растение или животное гибнет или поражается паразитом, это говорит о неспособности адаптироваться. То же самое касается и всех случаев с вымершими животными и растениями, а таких в истории животного и растительного царства 99 %, т. е. выжил и адаптировался лишь 1 % из когда-либо существовавших организмов. (Кстати, этот факт представляет собой гигантский камень преткновения для всех теорий разумного замысла. Как-то неразумно выглядит – создать миллионы биологических видов, обреченных на вымирание, а затем заменить их другими, похожими, которые со временем тоже вымрут. Между тем сторонники теории разумного замысла и божественного творения исправно обходят этот вопрос стороной.)

Естественный отбор также должен влиять на облик и строение организма в целом, которые представляют собой компромисс между различными адаптивными особенностями. Самки морской черепахи выкапывают норы на пляже при помощи ласт, это дело долгое, мучительное и тяжелое, которое к тому же подвергает черепашьи яйца опасности стать жертвами хищников. Казалось бы, если бы ласты у черепах были лучше приспособлены к копанию, то и норы бы получалось выкопать быстрее, но тогда черепахи бы хуже и медленнее плавали. Божественный творец снабдил бы черепах дополнительной парой конечностей с выдвигающимися придатками, похожими на лопаты, но черепахи, как и все рептилии, составляют часть эволюционного плана, в котором конечностей им не полагается больше четырех.

Эволюция живых организмов зависит не только от милости случая в лотерее мутаций, она определяется еще и предыдущим развитием и эволюционной историей вида. Мутация – это изменение черт, которые уже существуют; она практически никогда не создает какую-то совершенно новую черту. Это означает, что эволюция должна создавать новые виды, опираясь на облик и строение их предков. Эволюция чем-то похожа на архитектора, который не может создать конструкцию с нуля, но должен сооружать каждое очередное здание, адаптируя то, которое существовало раньше, и при этом постоянно сохранять его пригодным для жилья. Это и приводит к некоторым компромиссным решениям. Например, мы, мужчины, были бы лучше приспособлены к жизни, если бы наши яички с самого начала формировались вне тела, где температура ниже и условия для сохранности спермы более благоприятные{4}. Однако яички начинают формироваться в брюшной полости. Когда зародыш достигает возраста 6–7 месяцев, яички опускаются в мошонку через два особых канала, именуемых паховыми, тем самым отдаляясь от способного вызвать повреждения тепла, испускаемого телом зародыша. Эти каналы являются слабым местом брюшной стенки, откуда и возникает опасность образования паховой грыжи. Такая грыжа представляет серьезную угрозу здоровью, она может вызвать кишечную непроходимость и иногда, если не будет произведено хирургическое вмешательство, приводит к смертельному исходу. Создавай нас божественный и разумный творец, разве он подстроил бы зародышу такую мучительную историю с опусканием яичек? Но нам никуда от нее не деться, потому что мы унаследовали свою программу развития яичек от рыбообразных предков, у которых гонады развивались и оставались внутри брюшной полости. Поэтому развитие яичек у нас начинается как у рыб, а опускание яичек развилось как неуклюжее добавление на более позднем этапе эволюции.

Как видите, естественный отбор не стремится к совершенству и идеалу, он лишь улучшает то, что уже было. Естественный отбор создает не «самое приспособленное», а «лучше приспособленное». И, хотя отбор может показаться сознательным и продуманным конструированием, конструкции его зачастую очень несовершенны. По иронии судьбы, именно эти несовершенства и оказываются важными доказательствами эволюции, как вы убедитесь в главе 3.

Тут мы плавно подходим к последней из шести составляющих эволюционной теории: помимо естественного отбора есть другие процессы, которые могут вызвать эволюционные изменения – дрейф генов[8]. Самое важное здесь – простые случайные вариации в частоте встречаемости генов, вызванные тем фактом, что у разных семей разное количество потомков. Это ведет к эволюционным изменениям, которые, будучи случайными, не имеют ничего общего с адаптацией. Однако, похоже, этот процесс совсем незначительно влияет на важные эволюционные изменения, поскольку он лишен формирующей силы естественного отбора. Естественный отбор остается единственным процессом, способным породить адаптацию. Так или иначе, в главе 5 вы убедитесь, что дрейф генов способен сыграть эволюционную роль в небольших популяциях и, возможно, объясняет некоторые неадаптивные изменения в ДНК.

Итак, вот шесть частей эволюционной теории{5}. Некоторые из них тесно связаны между собой. Например, если видообразование действительно существует, то наверняка существуют и общие предки. В то же время некоторые части эволюционной теории независимы от других. Например, эволюция может иметь место, но ей не обязательно происходить постепенно. Мутационисты в начале ХХ в. полагали, что биологический вид может почти мгновенно породить совершенно иной вид за счет единичной чудовищной мутации. Так, известный зоолог-эволюционист Рихард Гольдшмидт некогда заявил, что первое пернатое существо – первая птица – должно было вылупиться из яйца, снесенного рептилией. Подобные утверждения можно проверить. Мутационизм утверждает, что из старых групп мгновенно возникают новые, без переходных форм, представленных в палеонтологических летописях. Однако по ископаемым останкам видно, что эволюция работает по-другому. Так или иначе, это показывает, что разные пласты дарвинизма могут подвергаться проверке независимо друг от друга.

Другой вариант: возможно, эволюция действительно существует, но причиной ее служит не естественный отбор, а нечто иное. Например, многие биологи некогда были уверены, что эволюцию вызвала таинственная телеологическая сила: считалось, что у живых организмов есть «внутренний импульс», который побудил биологические виды меняться в предопределенном направлении. Так, например, утверждалось, что подобный импульс привел к появлению больших клыков у саблезубых тигров. Клыки у них все увеличивались и увеличивались, независимо от их практической пользы; дело кончилось тем, что тигры утратили способность закрывать пасть и весь этот биологический вид вымер от голода. Сейчас мы уже знаем, что доказательства существования телеологических сил отсутствуют и саблезубые тигры на самом деле вовсе не вымерли от голода, но счастливо жили-поживали миллионы лет со своими неимоверно огромными клыками, прежде чем вымерли по совершенно иным причинам. Тем не менее тот факт, что эволюция может вызываться различными причинами, был одним из доводов, который заставил биологов принять эту идею за много десятилетий до того, как они признали существование естественного отбора.

Таковы основные положения эволюционной теории. Но есть некий немаловажный вопрос, который задается очень часто: «Но ведь эволюция всего лишь теория?» В 1980 г., выступая перед группой техасских евангелистов, кандидат в президенты Рональд Рейган охарактеризовал эволюцию следующим образом: «Да, это теория. Это всего лишь научная теория, и в последнее время в научных кругах ее активно оспаривают, и далеко не все ученые верят, что она настолько безупречна, как принято было верить раньше».

Ключевые слова в этой тираде – всего лишь. Подразумевается, что в теории есть нечто не совсем правильное: теория всего лишь рассуждение, допущение, и, по всей вероятности, ошибочное. И впрямь, расхожий, разговорный смысл слова «теория» – это «догадка», «предположение», как, например, во фразе: «У меня насчет них такая теория: Фред просто втюрился в Сьюзан» или «Ну, он просто теоретизирует, ничего серьезного». Но в науке слово «теория» означает нечто совершенно иное и подразумевает намного бо́льшую степень уверенности и твердости, чем представление о «просто догадке».

Согласно Оксфордскому словарю английского языка (Oxford English Dictionary), научная теория – это «утверждение, формулирующее общие законы, принципы или причины наблюдаемых или известных явлений». Таким образом, мы можем говорить о теории гравитации как об утверждении, что все объекты, имеющие массу, притягивают друг друга на основании строгого уравнения, включающего расстояние между ними. Или мы говорим о теории относительности, которая делает конкретные утверждения о скорости света и искривлении времени-пространства.

Здесь мне хотелось бы подчеркнуть два пункта. Во-первых, в науке теория – нечто неизмеримо большее, чем просто предположение об устройстве чего-либо: это продуманная и обоснованная группа утверждений, призванных объяснить факты реального мира. Атомная теория не просто утверждает, что атомы существуют; она объясняет, как атомы взаимодействуют друг с другом, образуют соединения и как они ведут себя в химических реакциях. Точно так же и теория эволюции являет собой нечто большее, чем просто утверждение «эволюция имела место»: это развернутый и подробно аргументированный набор принципов (шесть главных я описал выше), объясняющих, как и почему происходит эволюция.

Это подводит нас ко второму важному пункту. Итак, во-вторых, чтобы теорию сочли научной, она должна поддаваться проверке и делать достоверные прогнозы. Иными словами, у нас должна быть возможность проводить какие-то наблюдения в реальном мире, которые или подтвердят, или опровергнут эту теорию. Бывшая поначалу умозрительной атомная теория приобретала все большую достоверность по мере накопления данных из области химии, подтверждавших реальность атомов. Хотя мы и не могли увидеть атомы до того, как в 1981 г. был изобретен сканирующий зондовый микроскоп (и под микроскопом они действительно были похожи на крошечные шарики, как мы и представляли), ученые были твердо уверены в существовании атомов задолго до изобретения такого микроскопа. Сходным образом хорошая теория прогнозирует то, что мы увидим, если пристальнее всмотримся в природу. И, если эти прогнозы сбываются, они придают нам уверенности в справедливости теории. Общая теория относительности Эйнштейна, выдвинутая в 1916 г., утверждала, что луч света будет отклоняться от своей траектории при прохождении вблизи крупного небесного тела. (Точнее сказать, гравитация такого тела искривляет пространство-время и таким образом изменяет траекторию пролетающих рядом фотонов.) И действительно, в 1919 г. Артур Эддингтон подтвердил это предположение, показав с помощью наблюдений, сделанных во время солнечного затмения, что лучи света, идущие от далеких звезд, отклоняются, проходя мимо Солнца, из-за чего изменяется видимое положение звезд. Только когда теория Эйнштейна получила практическое подтверждение, широкая публика приняла ее.

Поскольку теорию начинают воспринимать как «истину», только когда ее утверждения и прогнозы подкрепляются новыми и новыми доказательствами, то невозможно определить, в какой именно момент научная теория превращается в научный факт. Теория превращается в факт или в «истину», когда в ее пользу накапливается столько доказательств (и весомых контраргументов против нее нет), что практически все разумные люди принимают эту теорию. Сказанное вовсе не означает, будто «истинная» теория никогда не будет опровергнута. Любая научная теория носит предварительный характер и подвержена изменениям в свете новых доказательств. Нет какого-то звоночка, который сигнализирует ученым о том, что они наконец-то добрались до окончательной и неопровержимой истины, объясняющей природные явления. Как вы увидите в дальнейшем, есть вероятность, что со временем, несмотря на тысячи наблюдений, подтверждающих дарвинизм, новые данные вполне могут доказать его ошибочность. По-моему, такая вероятность крайне невелика, но ученые, в отличие от фанатиков, не могут позволить себе преисполнится спеси и самоуверенности насчет того, что считают истиной.

В процессе постепенного превращения в истину, или факт, научную теорию обычно проверяют альтернативными теориями. В конце концов, у любого явления обычно есть несколько объяснений. Ученые стараются сделать ключевые выводы или провести решающие эксперименты, которые позволят сравнить одно объяснение с другим и выяснить, какое ближе к истине. Долгое время считалось, что положение земных массивов суши на протяжении всей истории жизни оставалось неизменным. Но в 1912 г. немецкий геофизик Альфред Вегенер выдвинул альтернативную теорию дрейфа материков и предположил, что за время существования Земли происходило перемещение материков. Изначально на эту теорию его вдохновило наблюдение, что очертания таких континентов, как Южная Америка и Африка, совмещаются друг с другом, словно детали головоломки-пазла. Теория получала все более веские обоснования по мере того, как накапливались доказательства из числа ископаемых и палеонтологических находок. Как оказалось, распространение древних биологических видов позволяет говорить о том, что континенты некогда были объединены. Позже было выдвинуто предположение о тектонике литосферных плит[9], которая является механизмом движения материков точно так же, как естественный отбор является механизмом эволюции. Согласно этой идее, литосферные плиты «плавают» по поверхности подстилающего их слоя пониженной вязкости в верхней мантии Земли. Несмотря на то, что теорию тектоники плит геологи встретили скептически, ее подвергли разносторонним и пристальным проверкам, в результате чего получили убедительные доказательства, что она верна. В наши дни благодаря системе глобального спутникового позиционирования (GPS) мы даже можем наблюдать, как континенты расходятся со скоростью 6–8 см в год, т. е. примерно со скоростью роста человеческих ногтей. (Кстати, в сочетании с неопровержимыми доказательствами того, что континенты когда-то были единым целым, это опровергает утверждения креационистов, заявлявших, будто бы Земля совсем молода и ей не больше 6000–10 000 лет. Если бы дело было именно так, мы могли бы стоять на западном побережье Испании и видеть верхушки нью-йоркских небоскребов, потому что расстояние между Европой и Америкой не превышало бы и 2 км!)

Когда Дарвин написал «Происхождение видов», большинство западных ученых и почти все остальные были креационистами. Возможно, далеко не все полностью принимали каждую подробность истории сотворения мира, изложенную в Книге Бытия, но большинство считало, что жизнь была создана всемогущим творцом более-менее в том виде, в котором она, не изменяясь, существует и поныне. В «Происхождении видов» Дарвин выдвинул альтернативную гипотезу о развитии, многообразии форм и конструктивных решениях в живой природе. В книге Дарвина многое не только служит доказательством эволюции, но к тому же одновременно опровергает креационизм. Во времена Дарвина доказательства его теории были вескими, но не совсем бесспорными. Таким образом, можно сказать, что, когда Дарвин впервые выдвинул идею эволюции, это была теория (хотя и имевшая прочные основания и подкрепленная доказательствами), но с 1859 г. успела созреть и обрасти прочной броней фактов, поскольку с тех пор новые доказательства эволюции все накапливались и накапливались. Эволюцию до сих пор называют теорией точно так же, как и теорию гравитации, но эта теория одновременно является истиной.

Так как же проверить эволюционную теорию в сопоставлении со все еще не утратившим популярности альтернативным воззрением, утверждающим, что жизнь была сотворена и с тех пор не изменялась? В сущности, есть два вида доказательств. Первый можно получить, используя шесть основных идей дарвинизма для получения прогнозов, которые доступны для проверки. Под прогнозами я не подразумеваю, что дарвинизм способен предсказывать дальнейшее развитие форм жизни на Земле. Скорее, он предсказывает, какие особенности мы обнаружим у ныне живущих или вымерших биологических видов, когда будем их изучать. Вот несколько эволюционных предсказаний:

• Поскольку существуют ископаемые останки древних форм жизни, мы сможем отыскать некоторые доказательства эволюционных изменений в палеонтологической летописи. Самые глубокие и самые древние слои породы будут содержать окаменелые останки примитивных видов, а в более молодых слоях должны встречаться более высокоорганизованные виды, напоминающие современные, которые можно обнаружить в самых недавних отложениях. Мы сможем своими глазами убедиться, как менялись некоторые виды с течением времени, как формировались ветви, показывающие «общность происхождения, сопровождаемую модификацией» (адаптация).

• В палеонтологической летописи мы сможем найти некоторые случаи видообразования, в которых одна линия потомков будет делиться на две и более. Кроме того, мы сможем обнаружить, как в дикой природе формируются новые виды.

• Мы сможем отыскать примеры видов, соединяющих между собой крупные группы, относительно которых ранее уже выдвигались гипотезы об общих предках: например, как в случае с птицами и рептилиями или рыбами и амфибиями. Более того, эти недостающие звенья (точнее будет называть их переходными формами) будут попадаться в тех слоях породы, которые относятся к временам, когда группы предположительно разделились.

• Следует ожидать, что биологические виды продемонстрируют генетическую изменчивость по многим признакам (иначе эволюция была бы невозможна).

• Несовершенство служит признаком эволюции, а не сознательного замысла творца. Следовательно, мы сможем найти такие примеры несовершенной адаптации, в которых эволюции не удалось достигнуть того же уровня совершенства, которого бы достиг божественный творец.

• Мы сможем увидеть естественный отбор в дикой природе.

Помимо этих прогнозов, в пользу дарвинизма свидетельствуют явления, которые я бы назвал ретропрогнозами: факты и данные, которые теория эволюции не обязательно предсказала, но они становятся понятными только в свете теории эволюции. Такие ретропрогнозы очень полезны как научный метод: например, некоторые доказательства в пользу тектоники плит появились уже после того, как ученые научились по образцам пород с морского дна узнавать, как в древности менялось магнитное поле Земли. Многие из таких ретропрогнозов, подтверждающих эволюцию (в противоположность теории сотворения мира), показывают характер распространения видов по поверхности Земли, особенности развития организмов из зародышей и существование рудиментарных черт, у которых как будто нет практического смысла. О них подробно рассказывается в главах 3 и 4.

Таким образом, эволюционная теория выдвигает четкие и смелые предсказания. Прежде чем опубликовать «Происхождение видов», Дарвин посвятил около двадцати лет тому, чтобы собрать доказательства своей теории. Было это больше 150 лет назад. С тех пор у ученых накопилось так много новых знаний! Было обнаружено множество ископаемых останков, описано огромное количество новых биологических видов, прослежено их распространение по всей планете; была проделана большая работа по определению эволюционной взаимосвязи между разными видами. Кроме того, возникли новые области науки, которые Дарвину и не снились, в том числе молекулярная биология и молекулярная систематика, изучение того, как связаны между собой разные организмы.

Как вы убедитесь, все доказательства – и старые, и новые – неизбежно ведут к тому, что эволюция действительно существует.

Глава 2

Начертано на камне

Земная кора – обширный музей, но его естественные коллекции собирались очень несовершенным образом и лишь через долгие промежутки времени.

Чарльз Дарвин. Происхождение видов

История жизни на Земле начертана на камнях. Да, эта книга изодрана и покороблена, и клочья отдельных ее страниц беспорядочно разбросаны, но она есть, и существенную часть текста все еще можно разобрать. Палеонтологи без устали трудятся, чтобы свести воедино осязаемые исторические доказательства эволюции – палеонтологическую летопись.

Когда мы восхищаемся поразительными ископаемыми, например гигантскими скелетами динозавров, украшающими наши музеи естественной истории, легче легкого забыть, сколько трудов потребовалось, чтобы обнаружить их, извлечь из земли, подготовить и дать им научное описание. Для этого зачастую приходится совершать долгие, дорогостоящие, опасные экспедиции в далекие и негостеприимные уголки земли. Например, мой чикагский коллега Пол Серено изучает африканских динозавров, а многие самые интересные ископаемые залегают в самом сердце пустыни Сахары. Пол и его коллеги не побоялись политических волнений, болезней, бандитов и, разумеется, сурового климата пустыни ради того, чтобы открыть замечательные новые виды, скажем, Afrovenator abakensis и Jobaria tiguidensis, которые помогли переписать эволюционную историю динозавров.

Подобные открытия требуют истинной преданности науке, многих лет упорного труда, настойчивости и мужества, но также и везения. Однако многие палеонтологи ради подобных находок готовы рискнуть даже жизнью. У биологов ископаемые окаменелости ценятся на вес золота. Без них в нашем распоряжении был бы лишь приблизительный абрис эволюции. Нам пришлось бы ограничиться изучением ныне существующих биологических видов и пытаться установить их эволюционные взаимоотношения, исходя из сходства их форм, развития и нуклеотидной последовательности ДНК. Например, мы бы знали, что млекопитающие состоят в более близком родстве с рептилиями, чем с амфибиями. Но мы бы понятия не имели, как выглядели их общие предки. Мы бы даже отдаленно не представляли себе гигантских динозавров, отдельные виды которых были размером с грузовик, или наших дальних предков-австралопитеков, обладателей крошечного мозга, однако уже прямоходящих. Значительная часть того, что нам хотелось бы знать об эволюции, оставалось бы неразрешимой загадкой. К счастью, прогресс в области физики, геологии и биохимии, а также отвага и упорство ученых-палеонтологов всего мира обеспечили нам прекрасную возможность заглянуть в далекое прошлое.

Создание палеонтологической летописи

Ископаемые известны людям еще с античных времен: о них писал Аристотель, а ископаемые останки динозавра Protoceratops, имевшего клюв, возможно, породили древнегреческий миф о грифоне. Однако подлинную значимость ископаемых человечество оценило значительно позже. Даже в начале XIX в., обнаружив окаменелости, их объясняли просто действием сверхъестественных сил, объявляли, что это животные, погибшие во время Потопа, или же ныне существующие, но диковинные и редкие звери из неисследованных частей света.

Однако эти окаменелые останки хранят в себе историю жизни. Как нам расшифровать историю? Первым делом, конечно, нужны сами ископаемые, и побольше. Затем эти ископаемые нужно расположить в определенном порядке. А потом необходимо точно установить, когда именно они образовались. И каждая из этих стадий работы предъявляет исследователю свои задачи.

Процесс формирования ископаемых прост, но для него требуется особое сочетание обстоятельств и факторов. Во-первых, останки животного или растения должны каким-то образом оказаться в воде, опуститься на дно и затем быстро покрыться осадком, чтобы их не тронуло разложение или падальщики. Мертвые растения и животные, обитающие на суше, редко оказываются на дне озера или океана. Вот почему большая часть ископаемых, которые удается обнаружить, относится к морским организмам: они или живут на дне океана, или естественным путем опускаются на дно после смерти.

Как только ископаемое оказывается надежно покрыто осадочными отложениями, его твердые части пропитываются или заменяются растворенными минералами[10]. В итоге остается слепок животного или растения, который вдавливается в породу под тяжестью покрывающего его осадка. Поскольку мягкие части животных и растений плохо сохраняются в ископаемом состоянии[11], это обстоятельство сильно сужает нашу базу данных о вымерших видах. Ученые обнаруживают множество костей и зубов, а также раковин и панцирей насекомых и ракообразных. Но черви, медузы, бактерии и хрупкие создания наподобие птиц встречаются в ископаемом виде гораздо реже, точно так же как и сухопутные виды встречаются реже, чем водные. Более 80 % времени существования жизни на Земле все живые существа были мягкотелыми, поэтому о самых ранних и наиболее интересных этапах эволюции у нас есть лишь туманное представление, а о зарождении жизни – тем более.

После того как ископаемое сформировалось, ему предстоит выдержать бесконечные сдвиги, складкообразование, нагревы и разломы земной коры, и в ходе этих процессов большая часть ископаемых безвозвратно утрачивается. Затем ископаемое нужно обнаружить. Большая часть ископаемых таится так глубоко под поверхностью земли, что нам они недоступны. Только когда осадочные породы поднимаются на поверхность и подвергаются выветриванию под воздействием ветра и дождя, до них может добраться геологический молоток палеонтолога. Но тут палеонтологу важно не опоздать, поскольку, оказавшись на поверхности, ископаемое быстро разрушается под воздействием того же ветра, дождя и иных погодных факторов.

С учетом всех этих обстоятельств понятно, что палеонтологическая летопись наверняка далеко не полна. Но насколько неполна? По приблизительным подсчетам, общее число видов, когда-либо существовавших на Земле, составляет от 17 млн (возможно, это число сильно занижено, учитывая, что ныне здравствующих видов по меньшей мере 10 млн) до 4 млрд. Поскольку ученым удалось обнаружить около 250 000 разных видов ископаемых, можно предположить, что у нас есть ископаемые доказательства примерно для 0,1–1 % всех видов – вряд ли этого достаточно для изучения истории жизни! Множество поразительных существ, которые, возможно, когда-то существовали на Земле, для нас навек утрачены. Тем не менее в нашем распоряжении достаточно ископаемых останков, чтобы мы могли составить четкое представление о ходе эволюции и определить, как основные группы отделялись одна от другой.

По иронии судьбы палеонтологическую летопись изначально начали составлять и упорядочивать вовсе не эволюционисты, а геологи, которые при этом были креационистами и считали, что жизнь зародилась так, как описано в Книге Бытия. Эти ранние геологи попросту упорядочили разные обнаруженные ими слои горной породы, исходя из принципов, основанных на здравом смысле. (Большая часть находок была сделана во время прокладки каналов, сопровождавшей индустриализацию Англии.) Поскольку ископаемые находили в осадочной горной породе, некогда бывшей илом в океанах, реках и озерах (реже находки обнаруживались в песчаных дюнах или в ледниковых отложениях), то более глубокие уровни, или «пласты», геологи по логике вещей считали старше, чем более поверхностные залегания. Более молодые пласты горной породы залегают поверх старых. Однако не все слои горных пород залегают одинаково во всех местах, иногда вода, при посредстве которой формируется осадок, отсутствует.

Следовательно, чтобы создать четкую иерархию пластов горной породы, нужно установить взаимную корреляцию пластов в разных точках света. Если слой одного типа горной породы, содержащий одно и то же ископаемое, встречается в двух разных местах, резонно предположить, что в обоих местах возраст этого слоя одинаков. Поэтому если, предположим, вы нашли четыре слоя горной породы в одном и том же месте (назовем их от поверхностного к самому глубокому АВDE), а потом обнаружили два из этих слоев в другом месте, где они перемежаются другим слоем, BCD, то вы вправе заключить, что эта геологическая летопись включает по меньшей мере пять слоев породы и порядок от недавнего к самому старому – ABCDE. Этот принцип суперпозиции был впервые выведен в XVII в. датским эрудитом Николасом Стено[12], который позже стал архиепископом, а в 1987 г. был беатифицирован папой Иоанном Павлом II, – наверняка единственный в истории случай, когда будущий святой сделал важный вклад в науку. Благодаря опоре на принцип Стено в течение XVIII и XIX вв. геологическая летопись была с великим трудом выстроена по порядку от самого кембрия до голоцена[13]. Пока все идет нормально. Но такая летопись сообщает вам только относительный возраст горной породы (какая порода старше, какая моложе), а не точный их возраст.

Примерно с 1945 г. мы получили возможность установить точный возраст некоторых горных пород при помощи радиоизотопного метода. Некоторые радиоактивные элементы (радиоизотопы) включаются в горную породу вулканического происхождения, когда эта порода кристаллизуется из магмы. Затем изотопы постепенно распадаются с образованием других элементов с постоянной скоростью, которую обычно называют периодом полураспада – это время, в течение которого распадается половина данного количества ядер радиоактивного изотопа. Если нам известны период полураспада, то, какая часть изотопа была в горной породе, когда эта порода сформировалась (геологи способны точно вычислить этот показатель), и то, сколько осталось от изотопа к настоящему времени, то определить возраст горной породы будет сравнительно легко. Разные изотопы распадаются каждый со своей скоростью. Старые горные породы обычно датируют, используя уран-235, обнаруживаемый в обычном минерале цирконе. У урана-235 период полураспада составляет около 700 млн лет. Углерод-14, у которого период полураспада составляет 5730 лет, используют для определения возраста более молодых пород или даже рукотворных артефактов, таких как Кумранские рукописи[14] (они же Свитки Мертвого моря). Несколько изотопов обычно встречаются в горной породе вместе, поэтому можно провести перекрестную проверку датировки, и она неизменно совпадает. Однако горные породы, в которых обнаруживаются ископаемые, – это породы не вулканического происхождения (магматические), а осадочные, и прямая их датировка невозможна. Но в наших силах определить возраст ископаемого, сопоставив осадочные слои с датировкой прилегающих вулканических слоев, содержащих изотопы.

Противники эволюции зачастую оспаривают эти датировки, утверждая, что уровни радиоактивного распада могли измениться или со временем, или вследствие физического воздействия на горную породу. Это возражение, как правило, выдвигают креационисты, отстаивающие идею молодой Земли, которой, по их словам, якобы не более 6000–10 000 лет. Но эта аргументация неверна. Поскольку разные изотопы в горной породе распадаются с разной скоростью, то, если бы скорость распада изменилась, они бы не давали сопоставимой датировки. Более того, период полураспада изотопов не меняется под воздействием экстремальных температур и давления в лабораторных условиях. А когда радиоизотопную датировку можно сопоставить с датировкой по исторической летописи, например как в случае с радиоуглеродным методом, то они неизменно совпадают. Именно благодаря радиоизотопной датировке метеоритов мы знаем, что Земле и Солнечной системе 4,6 млрд лет. (Самые старые горные породы Земли чуточку моложе – образцы из Северной Канады насчитывают 4,3 млрд лет, потому что породы постарше были разрушены при сдвигах земной коры.)

Да, существуют и другие способы проверить точность радиоизотопной датировки. В одном из них применяется биологический метод, и построен он был на оригинальном исследовании ископаемых кораллов. Исследование провел Джон Уэллс из Корнеллского университета. Радиоизотопная датировка показала, что эти кораллы относятся к девонскому периоду, т. е. им 380 млн лет. Однако Уэллсу также удалось выяснить, когда жили эти кораллы, просто внимательно присмотревшись к ним. Уэллс учел тот факт, что трение, производимое океанскими приливами, со временем замедляет скорость вращения Земли. Каждые сутки – т. е. каждый оборот Земли вокруг своей оси – чуть длиннее предыдущих. Не настолько, чтобы вы это заметили: если быть точным, сутки удлиняются примерно на две секунды в 100 000 лет. Поскольку продолжительность года, т. е. период, за который Земля делает один оборот вокруг Солнца, с течением времени не изменяется, это означает, что количество дней в году со временем должно уменьшаться. Зная темп снижения скорости вращения, Уэллс заключил, что, когда жили исследуемые им кораллы (380 млн лет назад, если радиометрическая датировка была верна), каждый год состоял примерно из 396 суток и каждые сутки продолжались 22 часа. Если бы ископаемые каким-то образом могли сообщить, какова была продолжительность суток при их жизни, мы могли бы проверить, действительно ли она совпадает с 22 часами, спрогнозированными радиоизотопной датировкой.

Однако кораллы и впрямь могут поведать нам об этом, потому что в процессе роста ведут в своих телах летопись того, сколько дней проживают за каждый год. У живых кораллов имеются и годовые, и суточные кольца. У кораллов ископаемых можно увидеть, сколько суточных колец насчитывается между годовыми, т. е. сколько дней было в каждом году, прожитом кораллом. Зная скорость замедления вращения Земли, вызванную приливом, мы можем сравнить «приливной» возраст коралла с «радиоизотопным». Подсчитывая кольца у своих девонских кораллов, Уэллс обнаружил, что эти образцы проживали в год примерно по 400 дней, а это означает, что каждые сутки длились 21,9 часа. Совсем небольшое расхождение с предполагаемыми 22 часами. Эта хитроумная биологическая калибровка позволяет с уверенностью говорить о том, что радиометрическая датировка точна.

Теперь, когда мы знаем, о чем нам может поведать палеонтологическая летопись и чем она ограничена, давайте посмотрим, какие доказательства эволюции она приводит.

Факты

Что в палеонтологической летописи может служить доказательством эволюции? Таких доказательств несколько типов. Во-первых, наличие широкой эволюционной панорамы: обзор всей последовательности пластов горной породы должен показать, что ранние формы жизни очень просты, а более сложные виды возникли только по прошествии некоторого времени. Кроме того, самые молодые ископаемые, которые мы находим, должны быть ближе всего к ныне существующим биологическим видам.

Мы также должны суметь увидеть случаи эволюционных изменений в ряду поколений, т. е. то, как со временем меняется какое-нибудь растение или животное, превращаясь в нечто иное. Более поздние виды должны обладать чертами, которые делают их похожими на потомков более ранних видов. И, поскольку история жизни включает в себя разделение видов, происходящих от общих предков, мы должны увидеть это разделение в палеонтологической летописи и найти в ней этих предков. Например, анатомы XIX в., основываясь на физиологическом сходстве, выдвинули гипотезу, что млекопитающие произошли от рептилий. Поэтому мы должны найти ископаемые останки рептилий, у которых имеются признаки млекопитающих. Конечно, поскольку палеонтологическая летопись неполна, не стоит надеяться на то, что удастся документировать каждый переход между основными формами жизни. Но по крайней мере часть их мы должны обнаружить.

Когда Дарвин работал над «Происхождением видов», он жаловался на то, что палеонтологическая летопись крайне скудна. В те времена нам не хватало переходных форм ископаемых, недостающих звеньев между основными группами живых организмов, доказывающих существование эволюции. Некоторые группы, такие как киты, возникли в палеонтологической летописи из ниоткуда, и предки их были неизвестны. Но какие-то палеонтологические доказательства эволюции у Дарвина все-таки были. В их число входило наблюдение, согласно которому древние растения и животные разительно отличались от современных видов, и облик их приближался к современным по мере перехода к более поверхностно залегающим, т. е. более поздним пластам горной породы. Дарвин также отметил, что между ископаемыми в соседних пластах больше сходства, чем у тех, которые разделены множеством пластов, и это позволяет предположить, что в прошлом имел место постепенный и длительный процесс дивергенции. Более того, в любом месте ископаемые, найденные в поздних пластах, обнаруживали больше сходства именно с местными современными видами, а не с современными обитателями других краев. Например, ископаемых сумчатых в изобилии находили только в Австралии, а именно там в большинстве своем и обитают современные сумчатые. Это позволяло предположить, что современные виды произошли от ископаемых. (Среди ископаемых сумчатых встречаются самые невероятные млекопитающие, которые когда-либо жили на Земле: например, гигантский трехметровый кенгуру с плоской мордой, грозными когтями и единственным пальцем на каждой задней лапе[15].)

Чего Дарвину не хватало, так это достаточного количества ископаемых, чтобы предъявить четкое доказательство того, как постепенно менялся каждый биологический вид и какие у видов были общие предки. Но со времен Дарвина палеонтологи успели обнаружить множество ископаемых и подтвердили все прогнозы, которые были перечислены выше. В наши дни мы можем показать длительные процессы изменений в ряду поколений; нам хватает доказательств того, что у разных видов были общие предки и переходные формы (например, были обнаружены те самые недостающие звенья в родословной китов); и мы копнули достаточно глубоко, чтобы добраться до самого зарождения сложных форм жизни.

Общие закономерности

Теперь, когда мы расположили все пласты по порядку и провели их датировку, мы можем прочитать палеонтологическую летопись снизу доверху. На рис. 3 показана упрощенная временная шкала истории жизни. На ней отражены главные биологические и геологические события, которые произошли за последние 3,5 млрд лет{6}. Эта шкала показывает четкую эволюционную картину перехода от простых форм к более сложным. Хотя на рисунке указаны моменты возникновения разных групп, например рептилий и млекопитающих, это не означает, что современные формы появились в палеонтологической летописи внезапно, как бы из ниоткуда. На самом деле мы видим, как начиная с ранних форм происходит постепенная эволюция в большинстве групп (скажем, птицы и млекопитающие миллионы лет назад произошли от рептилиеподобных предков). Существование постепенных переходов между основными группами живых существ, о которых я расскажу ниже, означает, что дата возникновения этих групп может быть проставлена довольно-таки условно.

Первые организмы, простые фотосинтетические бактерии, появляются в осадочных породах, насчитывающих около 3,5 млрд лет, т. е. миллиард лет спустя после того, как сформировалась планета Земля. Эти одиночные клетки были единственными обитателями Земли на протяжении следующих двух миллиардов лет, по прошествии которых возникают первые простые эукариоты – организмы, у которых были настоящие клетки с ядром и хромосомами. Затем, примерно 600 млн лет спустя, появляется целый спектр относительно простых, но многоклеточных организмов, в том числе черви, медузы и губки. Эти группы в течение последующих нескольких миллионов лет эволюционируют, порождая многообразие форм живых существ, и 400 млн лет назад появляются земные растения и тетраподы (четвероногие животные, самыми первыми из которых были кистепёрые рыбы[16]). Конечно, более ранние группы зачастую сохранялись: фотосинтетические бактерии, губки и черви появляются в самом начале палеонтологической летописи, и они до сих пор с нами.

Спустя 50 млн лет мы уже видим первых настоящих амфибий, а по прошествии еще 50 млн лет появляются и рептилии. Первые млекопитающие выходят на сцену около 250 млн лет назад (как и прогнозировалось, они происходят от предков-рептилий), а первые птицы, которые также происходят от рептилий, появляются на 50 млн лет позже млекопитающих. После своего появления первые млекопитающие наряду с насекомыми и земными растениями становятся все более разнообразными, и, по мере того как мы приближаемся к верхним пластам породы, ископаемые все больше напоминают современные виды. Люди на этой сцене совсем новички: наша родословная ответвилась от других приматов всего 7 млн лет назад, и на шкале эволюции это узенькая полоска. Чтобы заострить внимание на этом моменте, проводились самые разные и изобретательные аналогии, но его нелишне будет подчеркнуть еще раз. Если весь ход эволюции представить себе как один год, то самые первые бактерии появятся в конце марта, но первых предков человека мы увидим только в 6 часов вечера 31 декабря[17]. Золотой век античной Греции, около 500 г. до н. э., наступит лишь за 30 секунд до полуночи.

Хотя палеонтологическая летопись растений довольно скудна (ведь у них мало твердых частей, которые превращались бы в окаменелости), но характер эволюции в целом прослеживается сходный. Самые древние растения – это мхи и водоросли, следом появляются папоротники, потом хвойные, затем покрытосеменные (цветковые) растения.

Как показывает палеонтологическая летопись, появление биологических видов разворачивалось далеко не случайным образом. Сложным организмам предшествовало появление простых, предполагаемые предки появились раньше потомков, а самые недавние ископаемые больше всех похожи на современные виды. Многие крупные группы, как выяснилось, связаны между собой переходными формами. И никакой теорией особого сотворения – вообще никакой теорией, помимо эволюционной – эти закономерности не объяснишь.

Окаменелая эволюция и видообразование

Чтобы показать постепенные эволюционные изменения в ряде поколений, требуется хорошая последовательность осадочных пород, желательно таких, которые сменяли друг друга быстро (так что каждый период представлен толстым пластом породы, что позволяет отчетливее проследить перемены). Желательно также, чтобы в последовательности не было пропущенных слоев, поскольку если один из слоев в середине пропущен, то плавный эволюционный переход выглядит как внезапный «скачок».

Идеальным примером служат крошечные морские организмы, скажем, планктон. Таких организмов миллиарды, у многих есть твердый скелет, и они, что очень удобно для исследователя, опускаются после смерти прямо на дно океана, укладываясь в четкой последовательности слой за слоем. Собрать образцы таких организмов, не нарушая порядок слоев, проще простого: нужно лишь пробурить морское дно с помощью длинной трубы, вытянуть наверх цилиндрическую колонку породы (керн) и прочитать (и датировать) его снизу доверху.

Прослеживая отдельный ископаемый вид с помощью керна, зачастую можно увидеть, как он развивался. На рис. 4 показан пример эволюции крошечного одноклеточного морского простейшего, которое строит спиральную раковину и по мере роста надстраивает новые ее камеры. Образцы взяты из керна длиной 200 м, добытого с морского дна неподалеку от Новой Зеландии, и представляют около 8 млн лет эволюции. Рисунок показывает изменения, которые со временем произошли с одним из отличительных признаков этого простейшего: изменилось количество камер в последнем витке раковины. Здесь с течением времени мы видим довольно плавную и постепенную перемену: в начале у одноклеточного приходится примерно 4,8 камеры на завиток, а к концу – около 3,3 камеры на завиток, т. е. уменьшение составляет около 30 %.

Эволюции, даже постепенной, вовсе не обязательно всегда происходить плавно или равномерно. На рис. 5 показан более неравномерный вариант развития другого морского микроорганизма – радиолярии Pseudocubus vema. В этом случае геологи взяли образцы, располагавшиеся на равном расстоянии друг от друга, из восемнадцатиметрового керна, поднятого с морского дна неподалеку от Антарктиды и соответствующего временно́му промежутку приблизительно 2 млн лет. Признак, который был подвергнут исследованию, – ширина центральной части (так называемый «грудной отдел», торакс) цилиндрического скелета организма, разделенного пережимами на три отдела. Хотя с течением времени размер этого отдела увеличился примерно на 50 %, процесс шел неравномерно. Периоды, когда размер скелета радиолярии практически не менялся, чередовались с периодами более быстрых изменений. Такой тип эволюции часто встречается среди ископаемых останков, и было бы совершенно понятно, если бы подобные перемены были в свое время вызваны факторами окружающей среды, например колебаниями климата или солености. Сами по себе условия окружающей среды меняются нерегулярно и неравномерно, поэтому давление естественного отбора то усиливается, то ослабевает.

Давайте рассмотрим эволюцию более сложного вида: трилобитов. Трилобиты были членистоногими и принадлежали к той же группе, что насекомые и пауки. Поскольку тело трилобита защищал прочный панцирь, эти ископаемые попадаются в древних породах очень часто (не исключено, что вам удастся купить трилобита в сувенирном магазине при каком-нибудь зоологическом музее). Питер Шелдон, на тот момент работавший в дублинском Тринити-колледже, собирал ископаемых трилобитов в Уэльсе, в слое глинистых сланцев, охватывавшем около 3 млн лет. В этой породе он обнаружил восемь отчетливых линий трилобитов, и с течением времени в каждой из них происходили эволюционные изменения: менялось количество пигидиальных борозд, т. е. сегментов в задней части тела[18]. На рис. 6 показаны изменения у нескольких таких линий. Хотя за весь период, который охватывали образцы, каждый вид в целом демонстрировал прирост количества сегментов, но, если сравнивать разные виды, изменения у каждого из них не только не соотносились с изменениями у другого, но иногда в течение одного и того же периода происходили в противоположных направлениях.

Увы, мы понятия не имеем, какие конкретные воздействия вызвали эволюционные изменения у этих планктонных организмов и трилобитов. Находить свидетельства эволюции в палеонтологической летописи всегда гораздо проще, чем понять, что именно ее вызвало, поскольку, хотя ископаемые и сохранились до наших дней, какова была их среда обитания, неизвестно. Мы можем лишь сказать, что эволюция у них имела место, она была постепенной и у нее менялись как темп, так и направление.

Морской планктон являет собой доказательство как разделения ветвей, так и эволюции в пределах одной ветви. На рис. 7 показано, как предковый вид планктонных радиолярий разветвляется на два других, которые различаются и по форме, и по размеру. Интересно, что новый вид – Eucyrtidium matuyamai сначала сформировался севернее того места, откуда были взяты керны, и лишь потом заселил район, где обитал его предок. Как мы увидим в главе 7, формирование новых видов обычно начинается, когда популяции географически изолированы друг от друга.

Существуют еще сотни доказательств эволюционных изменений в палеонтологической летописи – как постепенных и плавных, так и прерывистых, – причем у таких разных видов, как моллюски, грызуны и приматы. Кроме того, есть примеры видов, которые со временем практически не менялись. (Вспомним: эволюционная теория вовсе не утверждает, что должны изменяться все биологические виды!) Однако, даже если привести еще сотню примеров, мою главную мысль они не изменят: палеонтологическая летопись не дает никаких доказательств в пользу креационистского заявления, согласно которому все биологические виды появились одновременно и затем не менялись. Совсем наоборот: разные формы жизни появляются в палеонтологической летописи в эволюционной последовательности, а затем развиваются и разделяются.

Недостающие звенья

Возможно, изменения у морских видов и служат доказательством эволюции, но это не единственный урок, который преподносит палеонтологическая летопись. Что действительно восхищает, в том числе биологов и палеонтологов, так это переходные формы: те ископаемые виды, которые заполняют промежуток между двумя совершенно разными классами живых организмов. Неужели птицы и впрямь произошли от рептилий, сухопутные животные – от рыб, а киты – от сухопутных животных? Если да, то где же подтверждение из числа ископаемых? Даже некоторые креационисты допускают, что с течением времени могут произойти небольшие изменения в размере и форме – этот процесс именуется микроэволюцией, – однако они отвергают идею, что от одного вида растения или животного может произойти совершенной иной вид (макроэволюция). Сторонники идеи разумного замысла утверждают, что такая значительная разница требует непосредственного вмешательства творца{7}. Хотя в «Происхождении видов» Дарвин не смог указать переходные формы, он бы восхитился тем, как его теорию в наши дни подкрепляют достижения современной палеонтологии. Среди них бесчисленные виды, существование которых было предсказано много лет назад, однако обнаружены и извлечены из земли они были лишь в последние несколько десятков лет.

Но что считать палеонтологическим доказательством для крупного эволюционного события? Согласно эволюционной теории, для каждых двух видов, как бы они ни отличались, когда-то существовал некий вид, который был их общим предком. Этот вид мы можем назвать недостающим звеном. Как мы уже убедились, шансы отыскать этот единственный предковый вид в палеонтологической летописи почти что равны нулю. Палеонтологическая летопись попросту слишком фрагментарна, чтобы мы могли на это рассчитывать.

Однако мы не должны сдаваться, потому что вполне можем отыскать в палеонтологической летописи другие виды, близких родственников нашего недостающего звена, которые не менее веско подтверждают общее происхождение потомков. Приведу один пример. Во времена Дарвина биологи, опираясь на анатомические доказательства, в частности на сходство строения черепа и сердца, заключили, что птицы – близкие родичи рептилий. Тогдашние биологи предположили, что у птиц и рептилий был некий общий предок, который в процессе видообразования породил две ветви потомства: из одной в конечном итоге появились все современные птицы, а из другой – все современные рептилии.

Как мог выглядеть этот общий предок? Интуиция подсказывает нам, что он должен был представлять собой нечто среднее между современной птицей и современной рептилией и обладать чертами, характерными и для тех, и для других. Однако это вовсе не обязательно, как отчетливо показал Дарвин в «Происхождении видов»:

Когда я рассматриваю какие-нибудь два вида, мне трудно преодолеть в себе желание создать в воображении формы, промежуточные непосредственно между этими двумя видами. Но это совершенно неправильная точка зрения; мы должны всегда ожидать формы, промежуточные между каждым данным видом и его общим, но неизвестным предком, а предок, конечно, должен был чем-нибудь отличаться от всех своих модифицированных потомков.

Поскольку рептилии появляются в палеонтологической летописи раньше, чем птицы, мы можем предположить, что общим предком птиц и рептилий была древняя рептилия, и начать искать таковую. В ее облике будут некоторые черты, которые будут свидетельствовать, что она и впрямь была недостающим звеном, давшим две ветви, одна из которых впоследствии положила начало всем современным птицам, а вторая породила динозавров. Подлинно птичьи черты, например крылья и крупная грудина, к которой крепятся летательные мышцы, разовьются лишь позже у той ветви, от которой произойдут птицы. По мере того как эта ветвь развивалась от рептилий к птицам, от нее ответвились несколько видов, которые сочетали в себе черты пернатых и рептилий. Часть этих видов вымерла, а другие продолжили развиваться, пока не превратились в современных птиц. Именно среди этих групп древних видов, родственников видов, находящихся близко к точке ветвления, нам и надлежит искать доказательства того, что у них был общий предок.

Таким образом, чтобы показать, что у двух групп был общий предок, нам не требуется отыскивать и предъявлять ископаемые останки именно того вида, который был их общим предком, или даже вида, находившегося на прямой линии наследования от этого предка к потомкам. Скорее, нам нужно лишь отыскать ископаемые, наделенные чертами, общими для двух групп, а также, что очень важно, нам необходимы хронологические доказательства, показывающие, что эти ископаемые появляются в палеонтологической летописи в нужное время. Переходный вид – это не то же самое, что предковый вид; это просто вид, который сочетает в себе черты организмов, живших до и после него. Учитывая фрагментарность палеонтологической летописи, отыскать эти формы в нужный хронологический период – цель логичная и реалистичная. Например, на переходе от рептилий к птицам переходные формы должны выглядеть как ранние рептилии, но наделенные некоторыми чертами пернатых. Мы наверняка найдем эти переходные ископаемые в том периоде, когда рептилии уже появились, но современные птицы еще не успели возникнуть. Далее переходные формы не обязательно должны находиться на прямой линии наследования от предка к ныне живущему потомку: они могут быть сестринскими эволюционными ветвями, которые вымерли. Как мы увидим, у динозавров, от которых произошли птицы, имелись перья, но некоторые пернатые динозавры продолжали существовать долгое время после того, как появились другие животные, похожие на птиц. Эти поздние виды пернатых динозавров также служат доказательством эволюции, потому что сообщают нам нечто важное о происхождении птиц.

Получается, что датирование и до некоторой степени внешний облик переходных видов отчасти можно предсказать, исходя из эволюционной теории. Часть сравнительно недавних и очень важных прогнозов, которые удалось сделать, касаются нашей собственной группы – позвоночных.

Путь на сушу: от рыб к амфибиям

Одним из крупнейших сбывшихся прогнозов в эволюционной биологии стало открытие переходной формы между рыбами и амфибиями, сделанное в 2004 г. Это ископаемый вид Tiktaalik roseae, который дает нам возможность понять, как позвоночные переселились на сушу. Открытие этого вида – потрясающее доказательство эволюционной теории.