Рудольф Рэфф - Эмбрионы, гены и эволюция

Рис. 1-3.Зародыши рыбы, курицы, коровы и человека на разных стадиях развития. Ранние стадии (верхний ряд) более сходны друг с другом, чем более поздние стадии (нижний ряд) (Haeckel, 1879).

Несмотря на то что концепция архетипа, составляющая часть трансценденталистского подхода к биологии, вряд ли могла привлекать Дарвина и его последователей, она в известной мере продолжала оказывать значительное влияние на интерпретацию эмбриологических данных. Для эволюционистов конца XIX в. ценность эмбриологических данных заключалась в их филогенетическом содержании. Тройной параллелизм Агассица и обобщения Бэра были сформулированы заново в эволюционных терминах.

В первом издании «Происхождения видов», вышедшем в 1859 г., Дарвин писал: « ...В глазах большинства натуралистов строение зародыша имеет для классификации даже большее значение, чем строение взрослого животного. Зародыш - это животное в его менее измененном состоянии; и тем самым он указывает нам на строение своего прародителя ». Существование архетипа здесь так же ясно Дарвину, как оно было ясно Бэру, но, конечно, Дарвин использовал эту идею иначе, чем это делал Бэр, скептически относившийся к эволюции до самой своей смерти (1876).

Согласно Дарвину: « Если две или более группы животных, как бы сильно они не различались в настоящее время по строению и образу жизни, проходят через одни и те же или сходные стадии эмбрионального развития, мы можем быть уверены, что они происходят от одной и той же прародительской формы или от почти одинаковых форм и, следовательно, находятся в близком родстве. Таким образом, общность строения зародыша указывает на общность происхождения ». Дарвин считал также, что существует рациональное эволюционное объяснение и для тройного параллелизма: « Так как зародыши данного вида или группы видов частично указывают нам на строение их менее измененных отдаленных прародителей, то мы можем понять, почему древние и вымершие формы жизни должны походить на зародышей своих потомков - ныне живущих видов ».

В полезности такого принципа для выяснения эволюционных взаимоотношений можно убедиться на примере любопытного цикла развития морского желудя. Морские желуди - сидячие формы, заключенные в панцирь и добывающие пищу путем фильтрации воды. Кювье (Cuvier) считал их моллюсками, но после изучения их эмбриологии стало ясно, что морские желуди вовсе не моллюски, а ракообразные. Как и у креветок, у морских желудей первой личиночной стадией служит науплиус. Но этот науплиус, вместо того чтобы, пройдя через дальнейшие личиночные стадии, превратиться в креветкообразную взрослую форму, превращается в циприсовидную личинку, напоминающую остракоду, которая оседает на подходящем субстрате и прикрепляется к нему при помощи цементных желез, расположенных у основания первой пары антенн. Осевшая личинка метаморфизирует, превращаясь в типичного морского желудя (рис. 1-4).

Рис. 1-4.Развитие двух ракообразных-морского желудя и креветки. А. Науплиус морского желудя (Balanus). Б. Циприсовидная личинка морского желудя в разрезе. В. Взрослая особь морского желудя (в разрезе). Г. Науплиус креветки Penaeus. Д. Протозоэа. Е. Первая послеличиночная стадия. У морского желудя и креветки одинаковые личинки-науплиусы, но в последующем развитии они дивергируют (Bassindale, 1936; Rees, 1970; Dobkin, 1961).

Первую попытку найти механизм, связывающий онтогенез с эволюцией, сделал Фриц Мюллер (Fritz Muller), выпустивший в 1864 г. небольшую книжку под названием «За Дарвина». Мюллер на основе изучения развития ракообразных с позиций Дарвина выдвинул несколько важных идей. Он писал: « Таким образом потомки для достижения новых конечных результатов либо рано или поздно отклоняются в развитии, все еще направленном на повторение формы своих родителей, либо развиваются в этом направлении без отклонений, но затем, вместо того чтобы остановиться, идут дальше ». Здесь рассматриваются два способа эволюции. В первом случае потомки проходят только начальный отрезок пути развития своих предков, а затем отклоняются от него, и их дальнейшее развитие протекает по новому пути. Например, можно представить себе, что именно таким образом развитие морских желудей отклонилось от развития других ракообразных. « Во втором случае потомки проходят весь путь развития предков, а поэтому в той мере, в какой возникновение нового вида зависит от этого второго способа продвижения вперед, история развития данного вида будет отражена в индивидуальном развитии его отдельных представителей ». В этом случае эволюционный механизм состоит не в замещении прежней взрослой стадии новой, а в добавлении новой стадии. Прежняя взрослая стадия сохраняется, но теперь она представляет собой одну из ступеней индивидуального развития. В результате, в смысле характера развития потомка, - это рекапитуляция.

Мюллер понимал, что весь ряд предковых онтогенезов в их полном объеме и во всей их сложности не может рекапитулировать. Какие-то стадии должны уплотняться или выпадать. Таким образом, « летопись событий, происходивших в процессе эволюционного развития, сохранившаяся в истории индивидуального развития, постепенно стирается, по мере того как развитие открывает для себя все более прямой путь от яйца к совершенному животному, но, кроме того, она нередко изменяется в результате борьбы за существование, которую приходится претерпевать свободноживущим личинкам ».

Идеи Мюллера о рекапитуляции подхватил и разработал Эрнст Геккель (Ernst Haeckel), которому было суждено слить воедино эмбриологию и эволюционное учение. По его представлениям, это должно было дать возможность не только построить надежные филогенетические истории видов, но и объяснить взаимоотношения процессов развития и эволюции. Геккель выдвинул свой знаменитый биогенетический закон в книге «Общая морфология организмов», опубликованной в 1866 г., и возвращался к нему вновь и вновь в своих последующих книгах. Биогенетическим законом Геккель назвал сделанное им обобщение, гласившее, что в онтогенезе данного организма повторяется его эволюционная история, или филогенез. Эта концепция была, в сущности, обновленной версией трансценденталистского закона Меккеля-Серре; она отличалась от своего предшественника, сформулированного проще, главным образом тем, что Геккель представлял себе эволюцию не как единичную цепь живых существ, а как множество дивергирующих линий. По иронии судьбы именно в таком выражении биогенетический закон обладает поверхностным сходством с теми самыми обобщениями, с помощью которых Бэр, как он считал, навсегда разделался с рекапитуляцией.