Марсело Санчес - Эмбрионы в глубинах времени

То, что черты различия, а также и сходства между видами были результатом общего происхождения с изменениями, произошедшими эволюционным путём, было признано многими другими биологами после Дарвина, в особенности явно немецким интеллектуалом Эрнстом Геккелем, которому было двадцать пять лет в 1859 году, когда книга «Происхождение видов…» была впервые издана. Как утверждает его самый новый и осведомлённый биограф, в Европе, в том числе в Англии, больше людей прочитало об эволюции в книгах Геккеля, чем в книгах самого Дарвина или любого другого автора. Геккель был первым человеком после 1859 года, кто открыто опубликовал эволюционное древо с существующими в природе группами организмов. Геккель был также склонен к популяризации фактов и в конечном счёте главным образом его считают ответственным за случившуюся позже историю с утверждением «онтогенез рекапитулирует филогенез». [8] Подлинная цитата Эрнста Геккеля (1834–1919) из книги 1866 года издания, гласит: «Die Ontogenese ist eine kurze und schnelle Rekapitulation der Phylogenese, bedingt durch die physiologischen Funktionen der Vererbung (Fortpflanzung) und Anpassung (Ernährung) [онтогенез есть краткая и быстрая рекапитуляция филогенеза, определяемая физиологической функцией наследуемости (воспроизводство) и адаптацией (питание)].» Термин «филогенез» был введён Геккелем, также как немецкий эквивалент «экологии» и других терминов. Другой очень влиятельный немецкий биолог, Вилли Хенниг (1913-76) известен благодаря введению большого массива важной терминологии в систематику — область биологии, посвящённую реконструкции эволюционных древ и классификации. Вовсе не случайно то, что благодаря этим и другим немцам сегодня в биологии используется так много фундаментальных терминов. Новые идеи нуждаются в новых терминах. Этот принцип заключает в себе идею о том, что индивидуальное развитие так или иначе отражает в себе различия между видами. Это утверждение имеет историю, восходящую даже к главному учителю Кювье, Карлу Фридриху Кильмейеру из Тюбингена, чьи лекции в университете, как говорили, привлекали целые толпы людей. Параллель между развитием и эволюцией была классическим предметом исследований и обсуждения в немецкой биологии, что отразилось и в немецком языке: одно и то же слово «Entwicklung» может использоваться для описания как эволюции, так и индивидуального развития. [9] Ричардс обсуждал немецкие термины «evolution» и «entwicklung» в работе «The Meaning of Evolution» (1992), которая содержит богатую историческую информацию и интерпретации, касающиеся морфологических традиций в Европе в свете их отношения к эволюции и индивидуальному развитию.

Рука раннего человеческого зародыша выглядит как весло, поверхностно напоминая конечность наших водных предков. Существует много других примеров общего сходства между палеонтологическими изменениями и изменениями, связанными с индивидуальным развитием. Наиболее знаменитый из них — это тот, который относится к эволюции и развитию наших нижней челюсти и среднего уха, особенностей, которые мы разделяем со всеми остальными млекопитающими.

Этот случай часто приводится как выдающееся достижение сравнительной биологии, и потому его стоит рассмотреть более подробно.

У млекопитающих имеется единственная кость, образующая нижнюю челюсть; она называется зубной костью — подходящее имя, поскольку это как раз то место, где расположены зубы. У всех прочих позвоночных в челюстях имеется много костей. Млекопитающие обладают тремя слуховыми косточками, тогда как у других позвоночных со сходным типом уха есть только одна. Хотя у нас может даже мысли не возникнуть о том, что наши челюсти и уши как-то связаны, фактически это именно так. Млекопитающие — большие оригиналы с точки зрения анатомии, и мы, основываясь на дарвиновском понимании эволюционной биологии, можем сделать вывод о том, что наши ранние предки, должно быть, в какой-то точке нашей истории были подобны прочим позвоночным. В действительности окаменелости показывают, что наш общий с рептилиями предок, который жил, по крайней мере, около 315 миллионов лет назад, обладал несколькими челюстными костями и простым средним ухом с единственной слуховой косточкой. Первые окаменелости, документирующие преобразования, которые привели к анатомии современных млекопитающих, были найдены в Южной Африке и в России в 1840-е годы, но с тех пор ископаемые остатки самых ранних предков млекопитающих были обнаружены на всех континентах.

На протяжении истории млекопитающих челюстные кости, кроме зубной кости, подверглись редукции, и в процессе эволюции образовался сустав между зубной костью и черепом. Прежний челюстной сустав становился всё меньше и меньшие и постепенно отделился от нижней челюсти. Сочленение между костями сохранилось, но с другой функцией, а именно для передачи звуковых волн, и со временем оно приобрело специализацию к передаче высокочастотных звуков. Исходные сочленовная и квадратная челюстные кости называются у млекопитающих malleus и incus как элементы уха, или, говоря более простым языком, это молоточек и наковальня. Вместе со stapes (стремечком) эти кости образуют три косточки среднего уха млекопитающих. Связи между косточками образуют систему рычагов, с помощью которой высокочастотные звуковые волны передаются к клеткам внутреннего уха, и в конце концов к мозгу для заключительной обработки. Эти косточки уха млекопитающих, некогда бывшие частью жевательного аппарата у наших вымерших предков и у наших современных кузенов рыб, по размеру не намного больше, чем мелкие камешки. По крайней мере, у некоторых млекопитающих было зарегистрировано существование двух челюстных суставов на ранних стадиях индивидуального развития: исходный для челюстноротых позвоночных и всё ещё характерный для рептилий, и новый, имеющийся лишь у млекопитающих — между зубной костью, нашей единственной костью нижней челюсти, и чешуйчатой костью черепа. Кости среднего уха прикреплены с помощью меккелева хряща к внутренней стороне зубной кости. Некоторые виды из раннего триаса демонстрируют точно такие же особенности строения: два одновременно существующих челюстных сустава. Первая из найденных окаменелостей, показывающая эту замечательную особенность, происходит из Южной Африки и Альфред Кромптон из Гарвардского Университета [10] Альфред Уолтер Кромптон работал в середине двадцатого века с ранними млекопитающими из бассейна Карру в Южной Африке — из области, известной самой богатой в мире летописью происхождения ранних млекопитающих. Кромптон родился в Дурбане в 1927 году и проводил свои исследования в Стелленбоше, а затем в Кембридже. Прослужив много лет директором Южноафриканского Музея в Кейптауне, он переехал в Соединённые Штаты Америки, где был профессором в Йеле, и далее в Гарварде. Мне посчастливилось встретить профессора Кромптона летом 1995 года на вечере, которой организовала Кэтлин Смит — одна из моих наставников в работе на соискание степени доктора философии в Университете Дьюка, наставником которой в Гарварде, в свою очередь, был Кромптон. Другой мой наставник в Дьюке, Рич Кей, несколько раз говорил мне, насколько сильное влияние оказала работа Кромптона на его труд на соискание степени доктора философии. Так что Кромптон — мой академический дедушка с обеих сторон. в 1958 году дал ей название Diarthrognathus . Другое «раннее млекопитающее», хорошо известное палеонтологам — Morganucodon из позднего триаса/ранней юры, который обладал типичным для млекопитающих челюстным суставом только между зубной и чешуйчатой костью, но имел видимые остатки «старой челюстной анатомии». Morganucodon был мелким, размером с землеройку, и, хотя теперь он известен из Евразии, Африки и Северной Америки, первоначально он был описан из местонахождений в Англии и Уэльсе.