Коллектив авторов - Эволюция. От Дарвина до современных теорий [litres]

Второй заметный взрыв биоразнообразия известен как Великая ордовикская радиация. Это событие произошло около 489 миллионов лет назад, когда массовое цветение воды обеспечило избыточные пищевые ресурсы, что и послужило стимулом для еще большего эволюционного всплеска, чем в кембрийский период.

Методы эволюции слепы, жестоки и бессмысленны. В то же время они создали и самые совершенные машины в известной нам Вселенной. Время от времени эволюция встречается с каким-то выдающимся новшеством, способным переписать правила жизни. Вот ее самые великие изобретения.

Вспомните о ней, когда будете мыться в душе. Скорее всего, вы только что намылили спину одним из самых величайших эволюционных новшеств. Ну или, по крайней мере, его хорошей синтетической копией.

Губки считаются ключевым примером многоклеточной жизни. Данное изобретение превратило живые существа из одноклеточных в по-настоящему сложные организмы. Это был настолько правильный ход с точки зрения развития, что он эволюционировал по меньшей мере 16 раз. Животные, земные наземные растения, грибы и водоросли – все это смешалось вместе.

Клетки объединялись между собой на протяжении миллиардов лет. Причем это делали и бактерии, образуя сложные колонии с трехмерной структурой и небольшим «разделением труда». Но сотни миллионов лет назад эукариоты – еще более сложные клетки, выносящие собственную ДНК в ядро, – поднялись на совершенно новый уровень. Они образовали постоянные колонии, в которых разные клетки решали разные задачи (например, питание и выделение), а поведение было хорошо скоординировано.

Эукариоты смогли совершить этот скачок, поскольку уже выработали необходимый набор атрибутов для решения других задач. Многие одноклеточные эукариоты могут адаптироваться или «видоизменяться» в клеточные типы, предназначенные для решения конкретных задач (например, слияния с другой клеткой). Они воспринимают окружающую среду с помощью химических сигнальных систем. Часть таких систем очень похожа на те, через которые многоклеточные организмы управляют поведением клетки. Также они могут обнаруживать и захватывать добычу с помощью тех же поверхностных липких молекул, которые «скрепляют» клетки у животных и других многоклеточных организмов.

Так с чего же все началось? Одно из мнений сводится к тому, что слияние помогало клеткам выживать, поскольку они становились слишком крупными для того, чтобы быть съеденными одноклеточными хищниками. Была и другая точка зрения, в соответствие с которой простые клетки в большинстве своем весьма ограничены в возможностях. Например, они не могли одновременно делиться и отращивать жгутики для передвижения. А колония могла и перемещаться, и производить деление, если каждая клетка в ее составе выполняла свою работу.

Современные исследователи проводят реконструкцию биологии первых многоклеточных существ, изучая геномы их ближайших живых родственников (например, одноклеточных простейших Хоанофлагеллятов). Это подскажет нам, каким образом животные эволюционировали из них порядка 600 миллионов лет назад. Хоанофлагелляты и губки являются единственными живыми свидетелями эволюции и имеют общего предка. Хоанофлагелляты обладают на удивление большим количеством эквивалентов сигнальных молекул, а также молекул клеточной адгезии, не присущих животным.

Но больше и сложнее – не обязательно лучше. Если судить по биомассе и многочисленности видов, то одноклеточная жизнь все еще значительно превосходит многоклеточную.

Глаза появились в мгновение эволюционного ока и навсегда изменили уклад жизни. До появления глаз жизнь была мягче и безмятежнее; в ней господствовали медлительные и мягкотельные черви, бороздящие моря. Появление глаз показало живым организмам более жестокий и конкурентный мир. Зрение превратило животных в активных охотников и спровоцировало эволюционную гонку за превосходством, изменившую всю планету.

Первые глаза появились около 543 миллионов лет назад, в начале кембрийского периода. Первыми обладателями глаз стала группа трилобитов Редлихий. Их глаза имели сложную структуру, были похожи на глаза современных насекомых и, вероятно, развивались из светочувствительных ямок. Обнаружение глаз в ископаемых находках стало настоящим сюрпризом, ведь у предков трилобитов, живших 544 миллиона лет назад, глаза отсутствовали.

Так что же произошло в эту волшебную эпоху? Разумеется, глаза были слишком сложной структурой. Разве могли они появиться в одночасье? Дан-Эрик Нильссон из Лундского университета в Швеции считает, что это возможно. Он подсчитал, что для того, чтобы участок светочувствительных клеток превратился в фасеточный (сложный) глаз, потребуется всего полмиллиона лет.

Рис. 5.1. Восприятие света. Раньше считалось, что глаз развивался самостоятельно целых 65 раз. Но новые генетические данные говорят о том, что эволюция глаза проходила только однажды. Прототип глаза (в центре) разделился на множество современных форм.

Не стоит и говорить о том, что различие было существенным. Вполне возможно, что клетки со светочувствительными пятнами были вполне обычным явлением задолго до кембрия. Они позволяли древним животным обнаруживать свет и определять его направление. Такие рудиментарные органы чувств все еще используются медузами, плоскими червями, а также другими малоизвестными и примитивными группами. Разумеется, светочувствительные пятна – все-таки лучше, чем ничего. Однако это – не глаза. Настоящий глаз нуждается в важном дополнении – хрусталике, который будет фокусировать свет и формировать изображение.

Трилобиты были не единственными животными, которые приобрели это новообразование. Биологи предполагают, что во многих случаях глаза могли развиваться независимо. Однако генетические данные указывают на наличие одного предка для всех типов глаз. В любом случае, трилобиты были первыми.

И насколько сильно это все изменило. В незрячем мире раннего кембрия зрение было равносильно сверхспособностям. Глаза превратили трилобитов в первых активных хищников, способных выискивать и выслеживать пищу – нечто, непосильное другим животным. И, конечно же, добыча развивалась вместе с ними. Всего несколькими миллионами лет спустя глаза превратились в нечто обыденное, а животные стали более активными и наделенными защитной броней. Этот всплеск эволюционного развития получил название «кембрийский взрыв».

И все же зрение не универсально. Из 37 типов многоклеточных животных его развили только шесть. Казалось бы, что в этом выдающегося? Но только призадумайтесь: эти шесть типов зрячих животных (включая нас с вами, хордовых, членистоногих и моллюсков) стали самыми многочисленными, наиболее распространенными и успешными животными на планете.