Джонатан Лосос - Удивительная эволюция. Биологическая история Земли в невероятных превращениях и мутациях организмов

Эволюционные копии встречаются во всем природном мире. Грифы Нового и Старого света одинаково отвратительны в своем хищническом хладнокровии. Австралийская шипохвостая ехидна (черная змея) – представитель семейства аспидов, но внешне и по составу яда она очень похожа на родственный ей вид африканской гадюки. Угреобразные тела стали результатом эволюции не только у многих видов рыб, но также многократно эволюционировали у морских земноводных и рептилий. Засушливые территории Африки покрыты растениями с жесткой кожицей, острыми иголками и без листьев, но они относятся к семейству молочайных, а не к кактусам Нового света.

Эта эволюционная имитация встречается во всех царствах биологического мира. Например, ленточные черви относятся к соответствующей таксономической группе плоских червей, которые живут в кишечнике позвоночных, включая, возможно, и нас с вами, и могут вырастать до тридцати футов в длину и даже больше. На переднем конце у них имеются крючки и присоски, которыми они прикрепляются к стенкам кишечника. В области шеи образуются сегменты, содержащие эмбрионы, в которых есть маленькие выступы, вероятно, для всасывания питательных веществ. Новые сегменты образуются ближе к переднему концу этой части тела, так что старые постепенно смещаются назад. В конечном итоге, когда сегмент доходит до конца тела животного, эмбрионы выходят наружу, либо вся часть обрушивается в кишечную полость, и тогда они выйдут вместе с вашим калом. Если ленточному червю повезет, и вы сходите в туалет на улице, то эмбрионы могут найти своего хозяина – травоядное животное: например, жующую траву корову, внутри которой они будут дальше расти и развиваться.

А если эту корову, в свою очередь, съест хищник – такой, как вы, недостаточно хорошо прожарив, тогда у вас появится новый близкий друг, и цикл повторится.

И пусть я вам, возможно, испортил аппетит, но в таком порядке вещей нет ничего из ряда вон выходящего: многие другие внутренние паразиты ведут похожий образ жизни. Что выглядит необычно в данном случае, так это история о динофлагеллятах (или панцирные жгутиконосцы – простейшие организмы, относящиеся к животным, имеют для передвижения в воде жгуты) рода Haplozoon. Большинство динофлагеллятов плавают в океане и являются фотосинтезирующими организмами (то есть используют для роста солнечную энергию). Но только не Hoplozoon. Несмотря на то, что они состоят всего из одной клетки, у этих организмов, паразитирующих на морских червях, есть тело и жизненный цикл, совпадающий с циклом ленточных червей. Для того, чтобы прикрепиться к стенке кишечника, у них имеются крючки и присоска на переднем конце туловища. Для производства потомства они используют сегменты для яиц с маленькими выступами в центре тела. Эти отрезки перемещаются назад по мере того, как развиваются новые, что приводит в результате к откалыванию конца тела, после чего они, как и ленточные черви, выходят наружу и отправляются искать своего нового хозяина. Но примечательным данный случай конвергенции делает [26]тот факт, что общий предок у динофлагеллятов и ленточных червей жил, вероятно, миллиард лет назад.

СПИСОК ПРИМЕРОВ КОНВЕРГЕНТНОЙ ЭВОЛЮЦИИ длинный и экзотичный и затрагивает все уголки биологического мира. Но нам на самом деле совсем не нужно уходить так далеко, чтобы увидеть доказательства конвергенции – наш собственный вид может предложить массу примеров.

Вид хомо сапиенс появился в Африке всего сто миллионов лет назад, но за этот короткий период мы завоевали весь мир, путешествуя и адаптируясь ко всем четырем частям света. И в процессе этого популяции разных регионов мира занимали похожую среду обитания – высоко в горах, далеко на севере, на нескольких континентах, в засушливых пустынях.

Были созданы все условия для конвергенции, и естественный отбор в данном случае не подвел.

Вопрос адаптивной значимости вариативности [27]цвета кожи среди человеческих популяций обсуждается уже давно, но ученые, похоже, уже приходят к общему мнению, что цвет кожи отражает баланс двух факторов. С одной стороны, темный цвет кожи, обязанный высокому содержанию меланина, защищает от ультрафиолетового излучения, особенно сильного в экваториальных районах. С другой стороны, UV-лучи важны для выработки витамина D. На высоких широтах, где солнечный свет менее интенсивный, благодаря светлой коже усиливается проникновение UV-лучей.

Наш вид родом из Африки, которая расположена на экваторе. В результате первые люди, вероятней всего, были темнокожими. Данный вывод подтверждает филогенез: на нижних ветвях эволюционного древа темнокожие жители Африки. А выше идут порожденные африканскими популяциями светлокожие популяции из Европы и Азии. Эти филогенетические связи почти не оставляют сомнений в том, что темная кожа – наследственное условие появления более светлого цвета кожи.

Генетики обнаружили изменения, ответственные за тот или иной цвет кожи, и оказалось, что цвет кожи азиатов стал результатом иных мутаций, чем те, что привели к появлению более светлого оттенка у европейцев. Эти генетические различия убедительно говорят о том, что светлый оттенок кожи эволюционировал независимо – конвергентно – в разных популяциях по мере того, как они колонизировали северные регионы планеты [16] Конвергентная модель распространяется и на наших ближайших родственников – неандертальцев, которые тоже жили на севере, и светлый цвет их кожи стал результатом мутации, не обнаруженной ни у одной популяции хомо сапиенс. . В свою очередь, предки аборигенов Австралии, прибывшие туда примерно пятьдесят тысяч лет назад, произошли предположительно от светлокожих азиатов.

Таким образом, темный оттенок их кожи конвергентен похожему оттенку кожи африканских популяций.

Еще один случай конвергенции среди человеческих популяций это способность взрослых пить молоко. Одним из определяющих свойств млекопитающих является производство организмом материнского молока для выкармливания своего потомства. Для его переваривания у малышей млекопитающих вырабатывается специальный фермент, лактаза, расщепляющая лактозу – сахарид, являющийся важнейшей составляющей молока. Но когда подросшего малыша млекопитающего отлучают от матери, ген, который производит лактазу, прекращает свою работу, потому что данный фермент больше не нужен. Это происходит среди большинства человеческих популяций, а также у всех других видов млекопитающих. Кошки, к примеру, не приспособлены к тому, чтобы пить молоко, в противоположность распространенному мнению. Накормите взрослую кошку молоком, и у нее случится расстройство пищеварения, обычно заканчивающееся диареей. То же самое относится к взрослым в большинстве человеческих популяций: шестьдесят пять процентов взрослых не переносят лактозу, и им пить молоко небезопасно.