Рассказ предка. Паломничество к истокам жизни - Ричард Докинз

Замедленный “взрыв”. Общие предки различных типов действительно жили довольно близко друг к другу по времени. Однако от окаменелостей времен “взрыва” их отделяет более чем несколько десятков миллионов лет. Отложения Чэнцзяна (525 млн лет) на первый взгляд кажутся довольно близкими к предполагаемому сопредку, который жил около 590 млн лет назад. Но на самом деле их разделяет ни много ни мало 65 млн лет – это столько же, сколько прошло с исчезновения динозавров до сегодняшнего дня, а ведь за это время появились все многочисленные группы млекопитающих, которые мы видим сейчас. Даже 10 млн лет – это очень много, учитывая взрывное видообразование, о котором говорилось в “Рассказе Галапагосского вьюрка” и “Рассказе Цихлиды”. Конечно, проще думать, что два древних ископаемых, принадлежащих сегодня к двум современным типам, в древности так же сильно различались, как и современные представители этих типов. Однако не нужно забывать, что у этих современных представителей было полмиллиарда лет, чтобы разойтись. Не обязательно кембрийский таксономист, лишенный груза накопленных за полмиллиарда лет знаний, поместил бы эти два ископаемых в отдельные типы. Возможно, он решил бы, что различия между ними существуют лишь на уровне отрядов – ведь он не знает, что их потомкам суждено разойтись настолько, что они будут принадлежать к разным типам.

Никто и не думал, что позвоночные животные настолько древние. Ископаемая миллокунмингия (Myllokunmingia fengjiaoa), Чэнцзян. D.-G. Shu et al. [264].

Мгновенный “взрыв”. Эта точка зрения, на мой взгляд, бредовая. Или, выражаясь дипломатично, крайне нереалистичная и легкомысленная. Однако мне все же придется уделить ей внимание, потому что в последнее время она необъяснимо популярна – видимо, благодаря излишне романтичным зоологам.

Согласно этому взгляду, новые типы возникли внезапно, благодаря “взрыву” макромутаций. Вот изречения в остальном достойных ученых, которые я приводил в книге “Расплетая радугу”.

Похоже, что легкость, с которой совершались эволюционные скачки, приведшие к основным конструктивным новшествам – основа новых типов, – по каким-то причинам была утрачена после кембрийского периода. Как будто главный двигатель эволюции отчасти утратил свою мощность… Таким образом, эволюция кембрийских организмов могла совершать большие скачки, в том числе на уровне типов, однако позднее она стала сдержаннее и делала лишь короткие скачки в масштабе классов.

А вот слова ученого, о котором мы упоминали в начале рассказа:

В самом начале процесса ветвления мы обнаруживаем множество мутаций, которые довольно далеко отстоят от основного ствола и друг от друга. Такие виды имеют достаточно морфологических различий, чтобы их можно было рассматривать как основателей типов. Эти основатели также дают ответвления, однако не с помощью длинных скачков, а образуя ветви от основателя каждого типа к дочерним видам – основателям классов. По мере движения подходящие варианты образуются во все более близком соседстве, поэтому основатели отрядов, семейств и родов появляются последовательно.

Это все равно что садовник, посмотрев на старый дуб, озадаченно заметил бы:

Не странно ли, что за много лет на этом дереве не появилось ни одной новой толстой ветви? Сейчас на нем почему-то вырастают только тонкие веточки!

А вот цитата, автора которой я укажу: она из книги Эндрю Паркера “Во мгновение ока”, напечатанной уже после выхода “Расплетая радугу”. Книга Паркера в основном посвящена интересной и оригинальной теории автора, согласно которой “кембрийский взрыв” был вызван внезапным появлением у животных глаз. Однако прежде чем приступить к обсуждению теории, Паркер пишет о третьей версии мифа о “кембрийском взрыве”, принимая ее за чистую монету. Сначала он формулирует миф, причем в самой “взрывной” версии, о которой мне приходилось слышать:

Около 544 млн лет назад существовало три типа животных с разнообразными внешними формами, а 538 млн лет назад их было уже 38 – столько же, сколько сегодня.

Паркер поясняет, что не имеет в виду чрезвычайно быструю градуалистическую эволюцию за 6 млн лет – это был бы крайний вариант нашей второй гипотезы, да и то едва приемлемый. Не говорит он и то, что сказал бы я: вблизи точки расхождения два типа (точнее – предки эти типов) вряд ли сильно отличались бы друг от друга. Ведь они должны были пройти последовательные стадии пары видов, затем пары родов и так далее – пока не стали настолько различны, что их стало возможным отнести к типам. Паркер, судя по всему, считает, что все 38 типов полностью сформировались 538 млн лет назад в результате макромутационного прыжка:

Тридцать восемь типов животных эволюционировало на Земле. Таким образом, имели место тридцать восемь монументальных генетических событий, которые привели к возникновению тридцати восьми планов строения тела.

Монументальными генетическими событиями, конечно, пренебрегать не стоит. Мутация контролирующих генов из различных семейств Hox (см. “Рассказ Дрозофилы”), безусловно, может привести к потрясающему эффекту. Однако монументальное монументальному рознь. Дрозофила с парой ног вместо антенн – это очень сильный ход, но и в этом случае вопрос о выживании остается открытым. На то есть причина.

Мутантное животное с определенной долей вероятности может стать лучше вследствие этой новой мутации. “Лучше” в данном случае значит “лучше, чем родительский тип без мутации”. Однако родитель не мог быть так уж плох: по меньшей мере, он оказался достаточно хорош, чтобы оставить потомство. Очевидно, чем незначительнее мутация, тем с более высокой вероятностью она окажется полезной. “Очевидно” было любимым словом выдающегося специалиста по статистике и биологии Рональда Э. Фишера, и он нередко употреблял его по отношению к вещам, которые простым смертным были вовсе не очевидны. В данном случае, однако, понять Фишера довольно легко. Возьмем простой метрический признак, например длину бедра, которая варьирует в одном измерении, то есть может быть на несколько миллиметров больше или меньше.

Представьте себе ряд мутаций возрастающего масштаба. В начале ряда нулевая мутация. Она по определению не хуже, чем родительская копия гена, которая должна быть достаточно хороша, чтобы, по меньшей мере, обеспечить воспроизводство. Теперь представьте случайную незначительную мутацию: например такую, в результате которой нога становится на миллиметр длиннее или короче. Исходя из того, что родительский ген не безупречен, у мутации, которая бесконечно мало отличается от родительской версии, есть 50-процентный шанс стать лучше и 50-процентный – стать хуже. Она будет лучше, если результат ее – шаг в правильном направлении, и хуже, если результат – шаг в противоположном от родительского состояния направлении. Однако очень крупная мутация, скорее всего, окажется хуже родительской версии гена, даже если это будет шаг в верном направлении. Вообразите крайний случай: во всем нормального человека, однако с бедрами двухметровой длины.

Аргументы Фишера более общие. Когда мы говорим о макрому-тационных скачках, выводящих группу организмов на территорию нового типа, мы имеем дело не с простыми количественными параметрами вроде длины ног. Поэтому нам нужна другая версия этого аргумента. Как я уже говорил, есть гораздо больше способов погибнуть, чем уцелеть. Представьте себе математический ландшафт, населенный всеми возможными животными. Я называю его математическим, потому что у него сотни измерений, и он включает почти бесконечно широкий диапазон всех мыслимых монстров, а также и (относительно) небольшое число животных, когда-либо в реальности существовавших. То, что Паркер называет “монументальным генетическим событием”, эквивалентно макромутации огромного масштаба, действующей не в одном измерении, как в примере с бедром, а в сотнях одновременно. Таков масштаб изменений, с которыми мы столкнемся, если, подобно Паркеру, будем настаивать на мгновенном переходе от одного типа к другому.

В многомерном ландшафте, населенном всеми возможными животными, реальные существа суть островки жизнеспособности, разделенные океаном гротескного уродства. Начав с любого “острова”, можно постепенно эволюционировать: тут изменим ногу, там укоротим рога или перекрасим перья. Эволюция – это траектория через многомерное пространство, где каждому шагу соответствует тело, способное к выживанию и размножению не хуже, чем родительский тип, соответствующий предыдущему шагу. С течением времени траектория достаточной длины приведет от жизнеспособной отправной точки к жизнеспособной конечной точке, которая будет настолько сильно отличаться от исходной, что мы признаем ее новым типом – например, моллюсками. А другая траектория, начавшись из той же отправной точки, может через жизнеспособные промежуточные точки привести к другому жизнеспособному конечному пункту, который мы признаем другим типом – например, кольчатыми червями. Нечто подобное, должно быть, происходило в каждой точке ветвления, приводящей к появлению пары животных от общего предка.