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

• Чувствительные клетки головного мозга. Пара минут кислородной недостаточности вызывает необратимые повреждения головного мозга человека. Для сравнения глазчатая кошачья акула может прожить целый час без кислорода.

• Зубовидный отросток. Это отросток последнего шейного позвонка. Он легко ломается и может повредить ствол мозга.

• Ноги. Спустившись с деревьев, мы начали ходить на «запястьях» нижних конечностей, что приводит ко всевозможным структурным дефектам.

• Y-хромосома. Аккумулирует мутации, поскольку не может поменяться ДНК с Х-хромосомой.

Крокодилы со сверкающими деснами, коралловые рифы, орхидеи, рыбы со светящими приманками, муравьиные фермы. Самоцель симбиоза – получение пищи за некие «услуги» по очистке, передвижению, для защиты от солнца, ради пристанища и, конечно же, другой еды.

Существует множество определений симбиоза, однако мы будем придерживаться следующего: симбиоз – это отношения, в процессе которых два вида вовлечены в тесную физическую взаимовыгодную зависимость, почти всегда связанную с получением пищи. Симбиоз привел к сейсмическим сдвигам в эволюции, а эволюция, в свою очередь, постоянно порождает новые симбиотические отношения.

Вполне возможно, что ключевыми связями явились те, которые дали толчок образованию сложных, или эукариотических, клеток. Эукариоты используют специальные органеллы (митохондрии и хлоропласты) для получения энергии из пищи или солнечного света. Изначально эти органеллы были простыми прокариотическими клетками, которые эукариоты поглотили в крепких симбиотических объятиях. Без них были бы невозможны самые важные этапы развития: усложнение организмов, а также появление многоклеточных растений и животных.

В процессе эволюции симбиоз возникал очень часто, поэтому можно с уверенностью сказать, что это – правило, а не исключение. Глубоководные удильщики приютили биолюминесцентные бактерии в своих отростках надо ртами. Более мелкая рыба, приплывающая на свет, становится легкой добычей. Коралловые полипы на поверхности океана служат домом для фотосинтезирующих водорослей и обменивают неорганические продукты жизнедеятельности на органические углеродные соединения. Это одна из причин того, почему столь скудные на энергетические запасы тропические воды могут поддерживать столько разных форм жизни. В свою очередь, водоросли производят химическое вещество, поглощающее ультрафиолетовый свет и защищающее кораллы.

Считается, что более 90 % всех видов растений участвуют в симбиотических связях. Например, семена орхидеи. Это не более чем пыль с почти полным отсутствием питательных веществ. Для прорастания и роста орхидеи они переваривают грибок, которым затем заражается семя.

Ржанковые достают пиявок из зубов крокодилов, предлагая последним гигиену полости рта в обмен на еду. Муравьи-листорезы используют измельченные листья в качестве удобрения для грибка, который они выращивают в подземных камерах. Муравьи не могут переваривать листья, но питающийся ими грибок производит вкусную для муравьев пищу из сахара и крахмала, разрушая токсины в листьях. К тому же нет ни одного животного, включая нас, которое смогло бы выжить без бактерий, обитающих в кишечнике, переваривающих пищу и производящих витамины.

Нам часто кажется, что природа придумала все, что можно, еще задолго до появления самих людей – включая колесо, точнее, его прообраз (см. «Колеса – эффективный способ передвижения. Почему же они так и не эволюционировали в природе?»). И все же есть такие структуры, которые при всей своей полезности так и не развились – и не смогут этого сделать, по крайней мере на Земле.

Например, кто-то считает, что будь у зебр встроенные пулеметы, их бы никогда не беспокоили львы. Так почему же эволюция изобретает одни вещи и пренебрегает другими?

Возникает чрезвычайно сложный вопрос: как изучить то, что еще не появилось? Для начала можно задать себе вопрос, любимый всеми порицателями эволюции, которые верят в то, что большинство изобретений природы (глаза, жгутики бактерий и т. д.) слишком сложны для образования в ходе эволюции. Зачем оно нужно? Понять это – уже половина ответа, считают они.

Как оказалось, польза всегда огромна. Крылья насекомых могли развиться от колебаний жабр – изначально ими пользовались для гребли по водной поверхности. Это пример экзаптации – явления, при котором структуры и поведение, образованные для одной цели, в корне меняют свой функционал, продолжая оставаться полезными на каждом промежуточном этапе.

Если взглянуть на эту точу зрения под другим углом, то получается, что некоторые функции не способны развиться по причине того, что их промежуточные этапы будут совершенно бесполезны. Например, двусторонняя радиосвязь оказалась бы весьма полезной многим животным: для отправления беззвучных сигналов тревоги или обнаружения других представителей своего вида. Так почему же подобная связь так и не возникла? Недавнее изобретение наноразмерных радиоприемников показало, что физически это возможно.

Ответ может крыться в том, что половина радио – совершенно бесполезна. Обнаружение природных радиоволн (например, от молнии) не расскажет животному ничего полезного об окружающей среде. То есть не возникнет отбора для мутаций, позволяющих организмам обнаруживать радиоволны. В то же время при отсутствии средств для обнаружения радиоволн их излучение не принесет никакой пользы.

Контрастность с видимым излучением едва ли можно было бы сделать ярче. Очевидно, что возможность определять наличие или отсутствие света станет весьма полезным навыком во многих средах; размытое изображение лучше, чем ничего, и так далее, вплоть до четкого ястребиного зрения.

Излучение видимого света может оказаться полезным даже для существ, не способных обнаружить его самостоятельно. Например, биолюминесцентный фитопланктон подсвечивает волны в океане, приманивая хищников, питающихся врагами фитопланктона. Те же принципы применимы и к звуку – не сложно заметить, как различные формы эхолокации обособленно эволюционировали в таких группах, как летучие мыши, пещерные саланганы и киты.

Можно задаться и таким вопросом: почему никогда не образовались растения, способные парить в небе, как воздушный шар? На первый взгляд, эта идея не кажется чем-то из области фантастики: у многих морских водорослей имеются специальные поплавки, или пневматоцисты, наполненные кислородом или углекислым газом. Другие водоросли могут производить водород. Так что попробуйте заполнить большую тонкую пневматоцисту водородом, и, возможно, морские водоросли научатся летать. Летающие растения смогут выбивать воду и направлять растения к свету, что даст им значительное эволюционное преимущество. Так почему же наше небо не пестрит живыми воздушными шарами зеленого цвета?