Джерри Койн - Эволюция: Неопровержимые доказательства

Задолго до эпохи Дарвина биологи увлеченно изучали и эмбриологию (эмбриональное развитие животных) и сравнительную анатомию (сходство и различие в строении разных животных). Их исследования помогли выявить множество особенностей, объяснения которым на тот момент не находилось. Например, удалось установить, что все позвоночные на начальной стадии развития выглядят похоже и напоминают зародыш рыбы. В дальнейшем у каждого вида развитие идет своим путем, но путем очень причудливым. Некоторые кровеносные сосуды, нервы и органы, на начальной стадии развития присутствующие у эмбрионов всех видов, впоследствии у некоторых из них внезапно исчезают, в то время как у других они странным образом изменяют форму или перемещаются. В конечном итоге эти линии развития приводят к тому, что взрослые рыбы, рептилии, птицы, амфибии и млекопитающие расходятся друг от друга очень далеко. Тем не менее в начальный период эмбрионального развития они очень похожи между собой. Дарвин рассказывает, как великий немецкий эмбриолог Карл Эрнст фон Бэр был сбит с толку сходством зародышей позвоночных. Фон Бэр написал Дарвину:

В моем распоряжении имеются два маленьких заспиртованных эмбриона, и я забыл наклеить этикетки на склянки, так что теперь совершенно не могу определить, к какому классу они принадлежат. Возможно, это ящерицы, или маленькие птицы, или очень молодые млекопитающие; сходство в особенностях формирования головы и туловища у них полнейшее.

Опять-таки именно Дарвин увязал между собой разрозненные эмбриологические данные, которые заполняли научные пособия тех времен, и показал, что загадочные особенности развития зародышей, будучи рассмотрены в свете объединяющей идеи эволюции, обретают смысл:

Интерес эмбриологии значительно повысится, если мы будем видеть в зародыше более или менее затененный образ общего прародителя, во взрослом или личиночном его состоянии, всех членов одного и того же большого класса.

Давайте начнем с того самого рыбообразного зародыша, одинакового у всех позвоночных, – зародыша, лишенного конечностей, но наделенного хвостом наподобие рыбьего. Вероятно, самая примечательная черта, роднящая его с рыбой, – это 5–7 валикообразных возвышений, расположенных в ряд и отделенных друг от друга бороздками, по бокам зародыша рядом с той частью тела, которая впоследствии станет его головой. Эти валикообразные возвышения называются жаберными или висцеральными дугами, а мы будем для краткости называть их просто «дугами» (рис. 16). Каждая такая дуга содержит ткани, которые позже превращаются в нервы, кровеносные сосуды, мышцы, кости и хрящи. У зародышей рыб, в том числе акул, по мере развития первая дуга превращается в челюсть, а все остальные – в жабры: бороздки между валиками прорываются и превращаются в жаберные щели, в жаберных дугах развиваются нервы, контролирующие движение жабр, кровеносные сосуды, помогающие извлекать кислород из воды, и костяная или хрящевая решетка, которая поддерживает структуру с жабрами. Следовательно, у рыб жабры из эмбриональных жаберных дуг развиваются более-менее напрямую: эти зародышевые органы просто увеличиваются, не особенно изменяясь, и формируют дыхательный аппарат взрослой особи.

Однако у других позвоночных, у которых во взрослом состоянии жабр нет, эти дуги превращаются в совершенно иные структуры – те, из которых состоит голова. Например, у млекопитающих дуги преобразуются в три крошечные кости среднего уха, в евстахиеву трубу, в сонную артерию, миндалевидные железы, гортань и черепно-мозговые нервы. В отдельных случаях у эмбрионов человека жаберная щель не зарастает, поэтому младенец появляется на свет с кистой на шее. Эту патологию – атавизм, доставшийся в наследство от рыбообразных предков, – легко исправить хирургическим путем.

Особенно причудливые превращения происходят в течение развития эмбриона с нашими кровеносными сосудами. У рыб (акул в том числе) сердечно-сосудистая система эмбриона без особенных изменений развивается в кровеносную систему взрослого животного. Но у других позвоночных в процессе развития сосуды перемещаются, а некоторые исчезают. У млекопитающих, подобных нам, от изначальных шести сосудов остается лишь три. Но самое любопытное, что эмбрион в процессе индивидуального развития повторяет стадии зародышевого развития предковых форм. Система кровообращения, поначалу напоминающая таковую у рыб, превращается в кровеносную систему эмбрионов амфибий. У амфибий эмбриональные сосуды напрямую превращаются в кровеносную систему взрослой особи, но у нас они продолжают меняться и преображаются в кровеносную систему, напоминающую систему зародышей рептилий. Эмбриональная система кровообращения у рептилий непосредственно развивается во взрослую. Но у человека эмбриональная система продолжает меняться и после нескольких превращений становится настоящей кровеносной системой млекопитающего, укомплектованной сонной, легочной и спинной артериями (рис. 17).

Такие сценарии развития вызывают немало вопросов. Во-первых, почему разные позвоночные, которые в конечном итоге развиваются в очень несхожие существа, все, как один, начинают свое развитие с эмбриона, напоминающего рыбу? Почему голова и лицевой отдел черепа млекопитающих формируются из тех же эмбриональных структур, которые у рыбы становятся жабрами? Почему кровеносная система у зародышей позвоночных проходит целую череду резких превращений и изменений? Почему зародыши человека или ящерицы не начинают развиваться с уже сложившейся, готовой кровеносной системой, вместо того чтобы многократно преобразовывать систему, которая развилась раньше? И почему процесс нашего развития повторяет те стадии, которые проходили наши предки? (От рыбы к амфибии и далее к рептилии и от нее к млекопитающему.) Как указал в «Происхождении видов» Дарвин, это происходит не потому, что человеческий эмбрион в ходе развития сталкивается с разной внешней средой, к которой он должен успешно приспособиться, – сначала средой, характерной для рыб, затем для рептилий и т. д.:

Особенности организации, по которым зародыши весьма различных животных одного и того же класса сходны между собой, часто не имеют прямого отношения к условиям существования. Мы не можем, например, думать, что образование у зародышей позвоночных животных артериальных дуг в области жаберных щелей связано со сходными условиями и у млекопитающего, питающегося в утробе матери, и в яйце птицы, насиживаемом в гнезде, и в икре лягушки в воде.