Джерри Койн - Эволюция: Неопровержимые доказательства

Давайте снова возьмем для примера крылья. Очевидно, что наличие крыльев дает немалые преимущества, которыми обладали летающие предки нелетающих птиц. Но почему некоторые виды утратили способность летать? Мы не вполне уверены, но кое-какие убедительные ключи к разгадке имеются. Большинство птиц, которые со временем стали нелетающими, обитали на островах: например, вымерший додо на острове Маврикий, гавайский пастушок, какапо и киви в Новой Зеландии и многие нелетающие птицы, нареченные по названиям островов, где они водятся (самоанская камышница, камышница острова Гоф, оклендский чирок и т. п.). Как мы увидим в следующей главе, одна из характерных черт далеких островов – это отсутствие млекопитающих и рептилий, т. е. видов, которые охотятся на птиц. Но как же представители бескилевых, обитающие на континентах, например страусы? Все они появились в Южном полушарии, где гораздо меньше хищных млекопитающих, чем в Северном.

Суть в том, что полет требует от организма крупных метаболических затрат, расхода энергии, которую при других условиях можно было бы потратить на продолжение рода. Если птица летает, в основном чтобы спастись от хищников, но хищников на островах зачастую просто не водится, или если пищу легко добыть и на земле, что тоже характерно для островов (там обычно растет мало деревьев), то зачем птице полноценные функционирующие крылья? В такой ситуации птицы – обладатели редуцированных крыльев получают репродуктивное преимущество, а естественный отбор поощряет неспособность летать. Кроме того, крылья представляют собой крупные придатки, которые легко поранить. Если необходимость в крыльях отпадает, то избежать травм можно, избавившись от крыльев. В обеих ситуациях естественный отбор будет напрямую поощрять те мутации, которые ведут к постепенному уменьшению крыльев и в итоге влекут за собой неспособность летать.

Так почему же крылья не исчезли полностью? В некоторых случаях они почти исчезли: у киви крылья представляют собой бесполезные выросты. Но в случаях, когда крылья приобрели новые функции, как, например, у страуса, естественный отбор сохраняет их, хотя и в форме, которая не позволяет птице летать. У других видов крылья, возможно, находятся в процессе полного исчезновения, а мы застали середину этого процесса.

Часто встречаются и рудиментарные глаза. Многие животные, в том числе роющие и пещерные, живут в полной темноте, однако, выстроив эволюционное древо, мы обнаружили, что эти животные произошли от видов, которые жили на поверхности земли и были снабжены функционирующими глазами. Подобно крыльям, глаза, когда они не нужны, превращаются в лишнюю нагрузку. Чтобы их вырастить, требуется энергия, и их легко повредить. Поэтому в случае, когда животное обитает в полной темноте и видеть в ней невозможно, любые мутации, которые способствуют утрате глаз, будут преимуществом. Возможен и другой вариант объяснения: в случае, если они не помогали, но и не мешали животному, мутации, которые ухудшали зрение, могли просто накопиться со временем.

Именно такая эволюционная утрата глаз произошла у предка палестинского слепыша. Это грызун с короткими лапами, удлиненным цилиндрическим туловищем, напоминающий меховую колбаску с маленькой пастью. Всю свою жизнь зверек проводит под землей, но, несмотря на это, у него сохранились рудиментарные глаза – крошечные органы лишь один миллиметр диаметром, полностью скрытые защитным слоем кожи. Эти рудиментарные глаза не способны воспринимать зрительные образы. Молекулярные данные говорят о том, что примерно 25 млн лет назад слепыши произошли от зрячих грызунов и их незрячие глаза достались им в наследство от этих предков. Но почему такой рудимент вообще сохранился? Недавние исследования показали, что эти органы содержат зрительный пигмент, чувствительный к низким уровням освещенности, который помогает животному регулировать суточный ритм активности. Такая остаточная функция, которую приводит в действие тусклое подземное освещение, вполне может объяснять то, что рудиментарные глаза сохраняются.

Настоящие кроты, которые относятся не к грызунам, а к насекомоядным, утратили свои глаза независимо, сохранив лишь рудиментарный, покрытый кожей орган, который можно увидеть, если раздвинуть мех на голове у крота. Сходным образом у некоторых роющих змей глаза полностью спрятаны под чешуей. У многих пещерных животных глаза также или редуцированы, или отсутствуют. В их число входят рыбы (скажем, слепые пещерные рыбки, которых можно купить в зоомагазине), пауки, саламандры, креветки и жуки. В природе существует даже слепой пещерный рак, у которого сохранились глазные стебельки, но глаз на них нет!

Настоящие сокровищницы рудиментарных органов представляют собой киты. У многих современных видов сохранились рудиментарные таз и кости конечностей, тем самым подтверждая, как мы уже знаем из предыдущей главы, что киты произошли от четвероногих наземных предков. Если вы посмотрите на целый скелет кита в зоологическом музее, то увидите крошечные кости задних конечностей и таза, свисающие с остального костяка на проволоке. В природе у живых китов эти кости не соединены со скелетом, а просто встроены в ткани. Когда-то они были частью скелета, но со временем отсоединились и редуцировались, поскольку необходимость в них отпала. Перечень рудиментарных органов у животных так велик, что из него мог бы получиться обширный каталог. Сам Дарвин, который в молодости увлеченно коллекционировал жуков, отмечал, что у некоторых нелетающих жуков под сросшимися надкрыльями (панцирем) до сих пор сохраняются рудименты крыльев.

У нас, людей, немало рудиментарных черт, которые доказывают наше эволюционное происхождение. Самая известная из них – аппендикс (в медицине его называют «червеобразным отростком»). Этот тонкий цилиндрический отросток размером с карандаш находится на конце слепой кишки в месте перехода тонкого кишечника в толстый. Как и у многих других рудиментарных черт, его размер и степень развитости сильно варьируют: у человека аппендикс достигает в длину от 2,5 до почти 30,5 см. В редких случаях человек рождается без аппендикса.

У травоядных животных, таких как коалы, кролики и кенгуру, слепая кишка и ее придаток аппендикс гораздо больше, чем у людей. То же самое относится к приматам, питающимся листьями, т. е. к лемурам, лори, паукообразным обезьянам. У них увеличенный аппендикс, карман кишечника, служит вместилищем для ферментирования пищи (подобно «дополнительному желудку» у коров): в нем содержатся бактерии, которые помогают животным расщеплять целлюлозу с образованием легкоусвояемых сахаров. У приматов, в чьем рационе листьев меньше, например у орангутанов и макак, слепая кишка и аппендикс редуцированы. У людей, которые не питаются листьями и не способны переваривать целлюлозу, аппендикс почти исчез. Очевидно, что чем меньше растительной пищи входит в рацион животного, тем меньше у него слепая кишка и аппендикс. Иными словами, наш аппендикс представляет собой лишь остаток органа, который был принципиально важен для наших травоядных предков, но для нас подлинной ценности не имеет.