Марсело Санчес - Эмбрионы в глубинах времени

Этот замечательный пример параллелей между онтогенезом и филогенезом из летописи окаменелостей не подразумевает того, что одно может использоваться для заполнения пробелов в другом. Общее подобие обнаруживается в изобилии, но отклонения также обычны. Когда черты сходства присутствуют, они иногда кажутся поразительными, но при более пристальном рассмотрении оказываются лишь поверхностными. Молодая особь сумчатого, всё ещё прикрепляющаяся к своей матери, обладает двойным челюстным сочленением на стадии, когда череп ещё не окостенел и расположение мускулатуры и мягких тканей ещё плохо различимо. Это довольно сильно отличается от анатомии взрослого Diarthrognathus (с двумя челюстными суставами), который бродил примерно 200 миллионов лет назад по тем местам, которые сегодня являются южноафриканской пустыней Карру. [11] Сравнения между эмбрионами и взрослыми особями обманчивы, а внимательное изучение анатомических деталей очень часто показывает существенные различия (Meng, Wang, и Li 2011). Наличие двойного челюстного сустава Diarthrognathus отражено в его названии, но как именно функционировало такое двойное сочленение, полностью не ясно, хотя было представлено хорошо обоснованное предположение (Crompton и Hylander 1986). Луо и др. (2007) обсуждали, как могли работать окостеневший меккелев хрящ и относительно большое среднее ухо у ранних мезозойских млекопитающих, называемых эутриконодонтами, в частности, у Yanoconodon из Китая. Обзор этой и связанных с ней тем представлен Луо (2011). Попыток достичь функционального понимания биомеханики челюстей у молодняка сумчатых на стадии нахождения в сумке ещё никогда не предпринималось.

Тот факт, что онтогенез не является простой рекапитуляцией филогенеза, достаточно общепризнан даже при том, что общие параллели находятся в изобилии. Чтобы понять, что означает явление рекапитуляции в том смысле, в каком его определил аналитическим путём Геккель, мы используем простую схему. Чтобы произошла истинная рекапитуляция, дополнение должно было бы возникнуть в конце исходной, или предковой последовательности появления признаков или на возможном продолжении траектории. На рисунке 6 у нас изображены четыре вида, каждый из которых характеризуется обычным путём индивидуального развития, состоящим из первого шага, M1-M1. У каждого вида новая стадия добавляется в конце последовательности. В этом идеальном случае вид с наиболее специализированным состоянием, вид «D», сохраняет в своём онтогенезе последовательность эволюционных преобразований, которые совершились путём добавления новых стадий в конечные этапы развития. В ходе эволюции случаются отклонения от гипотетического хода рекапитуляции, что признавал и сам Геккель. Эти изменения означают, что последовательность появления признаков в цепочке может сдвигаться, один или больше признаков могут исчезать, или же может возникнуть совершенно новый признак. Эти изменения иногда настолько драматичны или считаются настолько важными, что их рассматривают как эволюционные новшества; так произошло в случаях происхождения волос у млекопитающих или перьев у динозавров. Существуют различные виды отклонений от рекапитуляции, среди них гетерохрония (изменения во времени появления) и гетеротопия (изменения в пространственном расположении в структуре).

Некоторые палеонтологи исследовали эволюционные преобразования, документированные ископаемыми остатками, и сравнили их непосредственно с онтогенетическими преобразованиями, отыскивая параллели или их отсутствие. Например, изменения в развивающемся черепе эмбрионов аллигаторов очень схожи с теми, которые наблюдаются в ряду ископаемых остатков ранних крокодилов. Это сходство не просто поверхностное, но соотносится со статистически существенной корреляцией в порядке, в котором в обеих последовательностях происходят дискретные изменения тех же самых признаков. Итак, несомненно, что существуют параллели между онтогенезом и летописью окаменелостей, показывающих морфологические изменения в некоторых структурах у некоторых животных. Но это исключения.

Каждый этап развития в жизни организма может подвергнуться изменениям в процессе эволюции. Этого и следует ожидать, потому что живые организмы подвергаются давлению со стороны окружающей среды на каждой стадии и в каждый момент своей жизни. Головастик противостоит таким обстоятельствам, как взаимоотношения с хищниками или поиск пищи, и на этой стадии в процессе эволюции возможно появление специализаций. Фактически, при изучении лягушек и других амфибий, [12] Я использую термин «амфибии» применительно к любому четвероногому позвоночному, не относящемуся к амниотам. Я решил использовать термин, применяемый к не-монофилетической группе из-за отсутствия лучшего термина. Для знакомства с альтернативными взглядами на происхождение современных земноводных см. Anderson и др. 2008; Marjanović и Laurin 2009; и Sigurdsen и Green 2011. таких, как саламандры, было выявлено ошеломляющее разнообразие эмбриональной морфологии и видоспецифичных особенностей индивидуального развития. Кристиан Митгатч, ранее работавший в моей лаборатории в Цюрихе, и научный руководитель его работы на соискание степени доктора философии Леннарт Олссон, в Йене (Германия), в том же месте, где Геккель сделал свою долгую и знаменитую академическую карьеру, продемонстрировали большое разнообразие у ранних эмбрионов лягушек, проявляющееся в разном времени развития клеточных предшественников многих черепных структур. Они осуществили это, прослеживая движение клеток из нервного гребня, который у позвоночных является зародышевым листком, ответственным за развитие многих тканей, специфичных для позвоночных. Эти ткани включают, например, элементы зубов и много черепных костей. Работа Митгатча и Олссона дала нам прекрасные изображения эмбрионов, показывающие потоки клеток, мигрирующих в разное время и в различных пропорциях у разных видов (рисунок 7).