Кванты эволюции

Ящеры вымерли и оставили робких мелких млекопитающих властелинами мира. Зверям не обязательно было уже держаться прежнего образа жизни и питания: к их услугам были совершенно пустые пастбища и кормища (а надо сказать, нетребовательность насекомоядных к пище - они легко переходят к всеядности - осталась в них и по сей день). А от всеядности недалеко и до специализации в хищничестве или травоядности.

В Африке, Индии, на Шри Ланке, в Малайзии и Индонезии в нескольких видах распространены странные зверыш. В сказках малайцев канчиль (таково местное название этого млекопитающего) - то же, что Лисичка-сестричка или Братец Кролик у европейцев. Зверь невелик: самый мелкий канчиль величиной с котенка, самый крупный - с зайца. Что же это за зверь?

Он заправский пловец, отлично ловит и ест рыбу и жуков... И мышей! И крабов! И падаль... Но больше всего любит попастись на ветках деревьев, пожевать любимые листочки. Из пасти у него торчат острые клыки, он пребольно кусается. Спать любит на деревьях, в дупле, на развилках сучьев; он лазит по лианам не хуже обезьяны. На ногах у него... копытца. По четыре на каждой конечности.

Чтобы закончить портрет, придется все-таки представить зверя: это жвачное животное, зовутся он и его собратья Оленьками. Безрогие оленьки - действительно родственники оленей и коров, они чрезвычайно похожи на ископаемых третичных оленьков, давших пятьдесят миллионов лет назад начало нынешним жвачным.

Портрет многозначительный. Такими, еще очень не определившимися в образе жизни и питания, были тогда, в эоцене, многие млекопитающие - и предки нынешних лошадей эогиппусы, и предки нежвачных парнокопытных, и предки верблюдов.

Все эти формы произошли от самых первых пятипалых копытных - конделляртр. А те вместе с современными хищниками произошли от примитивных хищников креодонтов. Примитивных, ибо они во всем походили еще на древних насекомоядных. Просто они стали больше ростом, и прежнего блюда- насекомых - им стало явно недостаточно.

Как происходят удивительные превращения в ходе эволюции? В принципе на этот вопрос ответил 4. Дарвин. Великий натуралист при этом довольно мало опирался на данные "исторической биологии" - палеонтологии. Решение, как и в случае с атоллами, Дарвин нашел, распознав разные фазы процесса в соседствующих формах животных. Например, изолированные на островах Тихого океана вьюрки заметно менялись от острова к острову. При этом ряды изменчивости на глазах постепенно приводили к новым видам.

Но эволюционная теория - это такое здание, которое не построить полностью даже в течение столетия. Родившиеся почти одновременно с "Происхождением видов" взгляды Менделя на законы наследственности лишь в нашем столетии влились в дарвинизм. Возникла синтетическая теория эволюции, которая сводит сказочный мир превращений животных и растений к математически точным законам комбинаций генов на молекулярном уровне, к мутациям и отбору желательных мутантов, то есть тех, кто наилучшим образом подходит к требованиям среды. Отбор может быть стабилизирующим, отбраковывающим всех мутантов, и тогда вид почти без изменений способен прожить сотни миллионов лет.

Например, наш живой предок "старина четвероног" - кистеперая рыба латимерия в глубинах океана сохранила свой первозданный облик. Там отбор был стабилизирующим. А вот ближайший ее сородич, погнавшись когда-то за выползающими на сушу членистоногими, преобразив себя, преобразил мир! В той "экологической нише", в которую он попал, отбор был другим: на ловкость, на выносливость к сухости, на самую "мутабильность", ибо способность к мутациям, к учащению проб и ошибок в процессах передачи наследственной информации - тоже, вероятно, наследуемый признак, в какой-то особой обстановке становящийся преимуществом.

Один из основателей синтетической теории, выдающийся английский палеонтолог Дж. Симпсон, писал о "давлении отбора", когда ускоренно меняющиеся условия существования, например исчезновение привычной добычи, требовали такой ускоренной мутабильности. Гигантский медведеподобный третичный тигр-саблезуб пал жертвой своего совершенства: совершенное не способно быстро меняться. Зубы-сабли, очень хорошо приспособленные к добыванию травоядных определенного размера и повадок, не смогли исчезнуть, когда такие травоядные вымерли. Красивые, но нелепые в новых условиях зубы стали только мешать.

В третичном периоде до того изолированная Южная Америка присоединилась к Северной, и по Панамскому перешейку в новые места хлынули древние североамериканские копытные. Очутившись в новых условиях, среди незнакомой растительности и весьма экзотического животного мира, сообщества животных испытали что-то вроде эволюционного "стресса" - взрыва. Палеонтологам улыбнулась редкая удача - увидеть этот стресс, вернее, его признаки в отложениях минувших эпох. Из раскопов вынимали груды костей животных, живших бок о бок, но резко отличавшихся друг от друга. "Внутригрупповая изменчивость огромна, имеется так много переходных типов, что проблема таксономии кажется совершенно безнадежной", - пишет Симпсон и выделяет особый тип превращения видов: взрывную, или квантовую, эволюцию.

Эта область науки еще вся окутана тайной. Ученые знают, что в условиях перенаселенности у животных наступает какой-то психический надлом, когда совершенно здоровый олень падает мертвым от простого хлопка в ладоши, когда кишащие массы грызунов тысячами кидаются в воды океана и гибнут. Но каким образом резкое изменение условий вызывает массовую "мутабильность" в небольших группах животных - совершенно неясно. Может быть, психика здесь ни при чем и на биохимические основы аппарата наследственности действуют геохимические изменения в ландшафте? При усиленном горообразовании (а оно в кайнозое именно таким и было) ускоряется смыв, эрозия почвы, слоя осадочных пород, на поверхность выступают гранитные массивы, обладающие довольно сильной радиоактивностью, в травы, организмы животных проникают ионы новых микроэлементов - все это может влиять на скорость самопроизвольных мутаций в аппарате наследственности.

Возможно, что этот механизм действительно участвовал в скачкообразной, стремительной эволюции кайнозоя, но все загадки этого периода так просто не объяснишь.

Мутация - это уродство, отклонение от нормы. Взрыв таких уродств чаще должен приводить виды и роды к гибели: стандарты поведения входят в противоречие с меняющимися органами тела, нарушается брачный контакт (уроды, "белые вороны" вызывают естественное отвращение, неприятие). Но если уж группа животных справилась со всеми этими трудностями, если хотя бы ничтожная ее часть выживет в новых условиях - эволюция делает один из тех загадочных скачков, которые почти невозможно проследить в палеонтологической летописи и которые всегда предшествовали появлению принципиально новых групп животных. Примеров таких загадок много: в кайнозое это киты, слоны, еще раньше, в мелу, - сумчатые...

Ученые часто связывают зияющие провалы в узловых моментах эволюции с неполнотой палеонтологической летописи. Но некоторые из палеонтологов давно уже обратили внимание на систематичность этих провалов, как будто кто-то нарочно аккуратно вычеркивал самые важные строчки из книги эпох. Дж. Симпсон, развивая свою идею квантовой эволюции, подчеркивает, что иначе и не может быть, что свидетельства эволюционного взрыва вроде обнаруженного у копытных в Южной Америке - это редчайшая удача, что взрыв изменчивости может происходить лишь в небольших группах животных, а родоначальники, измененные животные (или растения - безразлично), выходят из потрясения в очень малом числе; и прежде чем их останки начнут оставлять в палеонтологической летописи заметные следы (захороняется лишь ничтожный процент умирающих животных), пройдут еще тысячи, а то и миллионы лет. И палеонтологи видят уже вполне оформившиеся виды и роды, медленно меняющиеся по законам обычной "линейной" эволюции.

По этим законам очень сходным образом развивались лошади, слоны, верблюды, киты. Сходство было главным образом в неуклонном росте. Размер - очень важный показатель. Хороший рост защищает от хищников, а в воде он и энергетически выгоден: объем тела, а значит, производство тепла растет в кубической прогрессии, поверхность кожи и, следовательно, расход тепла - только в квадратичной, а вес уничтожается по закону Архимеда. Впрочем, млекопитающие не могли не расти: ведь гиганты ящеры, их предшественники, исчезли, открылись пути в такие "экологические ниши", занять которые могут животные лишь весьма крупных размеров.

Интересен комментарий Дж. Симпсона к схеме эволюции лошади, разработанной в прошлом веке великим русским дарвинистом Ковалевским. В третичном "эдеме", в самом теплом начальном периоде кайнозоя - эоцене, маленькое четырехпалое существо, почти ничем не напоминающее лошадь, обитало под пологом роскошных лесов Северной Америки. Конечно, внешне эогиппус показался бы родичем нынешнего канчиля. Вполне возможно, что пралошадка, как и канчиль, была еще всеядной. Может быть, она умела залезать и на деревья. И все же эогиппус был прямым предком лошади и лишь побочным родственником парнокопытного жвачного канчиля.

Эогиппус начал от поколения к поколению расти. Этот процесс шел под пологом леса и поначалу, по мнению Симпсона, никак еще не был связан с переходом на подножный корм: зубы эогиппуса могли жевать лишь мягкую лесную листву. Но эогиппус рос, как будто наперед знал, что ему предстоит стать лошадью! Такое эволюционное развитие Дж. Симпсон назвал преадаптацией, то есть приспособлением впрок.

Конечно, в действительности никакого предвидения не было - это только сейчас, на страницах палеонтологической летописи, мы видим, к чему шло дело. А дело шло к тому, что в результате быстрого роста у пралошади ускоренно росли зубы. В какой-то момент они стали настолько "лошадиными", длинными, что их стало хватать на лошадиный век и при питании жестким новым кормом - травой. Трехпалый мезогип- пус уже вовсю пасся на лугах, не отходя, однако, слишком далеко от леса. Но тут уже началась постадаптация, обычное приспособление к новой жизни: изменились ноги, приспособившись для бега на просторе, еще больше увеличился рост. А когда началось иссушение климата, а значит, рост степных ландшафтов, лошадь сформировалась окончательно как степное, табунное животное.