Глава 1. Куда и как идет эволюция?
Человек не существует в ископаемом состоянии.
Жорж Кювье
Куда идет эволюция?
Что эволюция глубоко не случайна, не отрицает и не отрицал почти никто. Известно даже, в каком направлении развиваются живые существа. Некоторые ученые упорно не хотят об этом говорить и даже думать: до такой степени неприятно им существование какого-то вектора у эволюции.
Мы по-разному к этому относимся и можем не понимать, или плохо понимать, почему так, – но независимо от своего понимания и независимо от своих эмоций мы ясно видим, что эволюция имеет вектор. Этот вектор – появление все более сложных существ, все более независимых от природной среды, со все более многовариантным поведением, все совершеннее работающих с информацией. Иллюстрация этого вектора – вся известная нам палеонтологическая летопись.
Важнейшая сторона эволюции – цефализация, от греческого kephale (цефалис) – голова. «Оголовление» живых организмов. В биологии этим термином чаще всего называют усиленное развитие головного отдела тела у животных. Ведь передний конец тела несет на себе ротовое отверстие и первым встречается с новыми объектами среды. Поэтому на переднем конце тела концентрируются органы чувств и отделы нервной системы, регулирующие функционирование всех этих органов, составляющие головной мозг.
Другой смысл придавал термину американский геолог Джеймс Дана (1813–1895).
Дарвин утверждал, что в природе господствуют случайность и естественный отбор (хотя сам по себе отбор – уже не случайность, поскольку подчиняется жестким закономерностям).
На том же самом материале Дана провозгласил совсем не то, что Дарвин: единую для всего живого мира закономерность, которую назвал «цефализация», – развитие животных в направлении усложнения нервной системы от низших организмов к высшим.
Утверждения Дана о цефализации были основательно забыты, когда В. И. Вернадский напомнил о них: «Правильность принципа Дана легко может быть проверена теми, кто захочет это сделать, по любому современному курсу палеонтологии. Он охватывает не только все животное царство, но ярко проявляется и в отдельных типах животных. Дана указал, что в ходе геологического времени, говоря современным языком, т. е. на протяжении двух миллиардов лет по крайней мере, а наверное, много больше, наблюдается (скачками) усовершенствование – рост – центральной нервной системы (мозга), начиная от ракообразных, на которых эмпирически и установил свой принцип Дана, и от моллюсков (головоногих), кончая человеком. Это явление и названо им цефализацией. Раз достигнутый уровень мозга (центральной нервной системы) в достигнутой эволюции не идет уже вспять».
Итак, цефализация – непрерывный рост центральной нервной системы – обеспечивала все более разнообразные и сложные формы общения организмов с окружающей и живой, и косной средой. Навыки наследовались, – следовательно, усложнение центральной нервной системы влекло за собой усложнение генетического аппарата. Конечно, именно генетический код определял уровень «стартовой площадки» поведения вида и его активности… Но организмы приобретали новые качества, которые меняли генетический код…
Нисколько не отрицая акта Божественного творения и Перста Господнего в эволюции и в истории, отметим: векторность эволюции и цефализация объясняются самыми простыми и очевидными причинами; животные просто «заставляли» друг друга становиться все умнее и умнее. Глупый проигрывал в полном соответствии с теорией «естественного отбора».
До сих пор существуют простейшие и примитивные многоклеточные животные, у которых вообще нет мозга. Живут на свете организмы, чей мозг намного проще мозга млекопитающих. Но замыкают пищевые цепочки, становятся владыками земли виды с наиболее развитым мозгом.
Обсуждать ли и вообще замечать ли векторность эволюции – вопрос не профессионализма, а скорее убеждений и склонностей каждого отдельного специалиста. Но повторюсь – отрицать очевидные вещи не возьмется никто.
А из самого факта цефализации вытекают два важнейших вывода:
1. Появление все более сложных существ закономерно. И потому разумное существо (не обязательно мы с Вами) – не случайность и не «ошибка природы», а закономерность. Может быть, и неизбежность.
Компьютерное моделирование показало, что в процессе развития жизни совершенно неизбежно возникновение существа «с очень высоким уровнем развития нервной системы» и с хватательными верхними конечностями.
2. Эволюция всех групп животных имеет одно направление – именно поэтому и возникает феномен «параллельной эволюции». Палеонтолог Н. Н. Каландадзе назвал свою статью «Все хотят стать людьми, но не все могут» – имея в виду, что очеловечиваются все линии приматов, хотя и в разной степени. С тем же успехом можно сказать, что все рыбы «хотят» стать земноводными, все земноводные – пресмыкающимися, и так далее.
Клада и града
В классической палеонтологии конца XIX – середины XX веков все выглядело сравнительно просто: рыбы породили земноводных, земноводные породили пресмыкающихся, пресмыкающиеся породили птиц и млекопитающих. Точно так же и обезьяны породили людей.
В эпоху молекулярной генетики эту схему пришлось существенно изменить и дополнить, вводя понятия клады и грады.
Клада (от английского clade) – это группа организмов, которые являются потомками единственного общего предка и всех потомков этого предка.
Града же (от греческого «градос») – совокупность организмов, находящихся на одном уровне структурной сложности.
Основные идеи кладистики заложил немецкий биолог Вилли Хенниг (1913–1976) в 1950–1960-е годы. До сих пор спорят о том, кто именно и когда придумал само слово «клада». Вряд ли это важно, потому что работы, после которых эволюционное учение стало изменяться, известны.
У палеонтологов и биологов XIX века не было особых сомнений: животные принципиально одного структурного уровня происходят от одного предка. Эволюционные древа, прямо происходящие от родословных деревьев дворян, исходили именно из этого.
К концу XX века выясняется: большая часть принципиально значимых эволюционных событий происходила по многу раз.
В девонском периоде палеозоя практически одновременно появляются не родственные между собой параллельные группы примитивных земноводных, способных хотя бы короткое время жить на суше. Все они – потомки разных кистеперых рыб. Сейчас известно около десятка групп подобных четвероногих рыб. Любая из них могла положить начало истории сухопутных позвоночных.
В образной форме эту закономерность выразил К. Еськов: «Как обычно, ”заказ” на создание четвероногого позвоночного, способного жить (или, по крайней мере, выживать) на суше, был дан биосферой не одному, а нескольким ”конструкторским бюро”; ”выиграла конкурс” в конечном итоге та группа кистеперых, которая ”создала” известных нам тетрапод современного типа».
Но и после того, как появились «настоящие» земноводные, лабиринтодонты, параллельно с ними существовало несколько групп экологически сходных кистеперых рыб, сочетавших в себе черты рыб и земноводных. Известно до десятка групп таких полурыб. Это родственники по экологической нише, и по уровню организации, но не по происхождению. У живших параллельно с ними древних земноводных четко прослеживается как минимум три независимых направления развития, а очень может быть, что и больше.
Такие же «черновики Господа Бога», появления «параллельных организмов» известны и во всей остальной палеонтологической летописи.
Традиционная палеонтология считала, что амфибии родили пресмыкающихся: первых по-настоящему сухопутных зверей, которые откладывают покрытые кожурой яйца. А уже от пресмыкающихся пошли и птицы, и млекопитающие.
Но еще Гексли пришел к выводу, что кровеносная система млекопитающих принципиально не может быть выведена из кровеносной системы пресмыкающихся. Млекопитающие пошли непосредственно от амфибий…
С середины XX века считается, что тераморфная эволюционная ветвь амфибий привела к возникновению по крайней мере трех разных групп млекопитающих.
Другая же, завроморфная ветвь развития амфибий породила несколько не связанных между собой групп высших пресмыкающихся и птиц.
Сегодня почти всеми признано, что земноводные палеозоя стали предками по крайней мере для двух, если не трех-четырех групп пресмыкающихся, которые не имеют между собой ничего общего.
«Предка птиц» находили много раз в разных местах, начиная с легендарного археоптерикса. Этих «первоптиц» регулярно находят с 1861 года.
Но после находок американского палеонтолога Шанкра Чаттерджи в 1984 известны ископаемые останки то ли птиц, то ли высокоорганизованных пресмыкающихся возрастом 225–210 млн. лет. «Протоависы» даже больше похожи на современных птиц, чем археоптерикс. Другие древнейшие птицы, явно не родственники первым двум группам, – названы энанциорнисами (Enantiornithes), то есть «противоположными птицам» – так они не похожи на всех остальных.
Конфуциусорнис
Из верхней юры или нижнего мела северо-восточного Китая известна необычная птица конфуциусорнис (Confuciusornis sanctus – святая птица Конфуция). Уже известно несколько тысяч экземпляров, в том числе полных или почти полных скелетов вместе с отпечатавшимся оперением.
А ведь это речь только о летающих птицах. Есть еще такие существа, как страусы. Давно выдвинута гипотеза, что страусы, и громадные хищные птицы-фороракосы Южной Америки, и подобные фороракосам птицы Австралии – прямые потомки динозавров.
На первый взгляд, совершенно невероятно, чтобы огромные птицы были прямыми потомками динозавров. Но ведь все их черты налицо: двуногие, с клювами, бессильными верхними конечностями… страусы, в том числе и австралийские страусы эму, и казуары Новой Гвинеи, и нанду Южной Америки.
А есть еще и нелетающие приморские птицы-пингвины. Появились они на континенте Гондваны – на той ее части, которая оказалась слишком близко от Южного полюса и начала обледеневать.
Долгое время уважаемые коллеги спорили в основном о том, кто же является «настоящим» предком всех птиц. Пока не стало очевидно: «авизация» пресмыкающихся – яркий пример параллельной эволюции сразу многих и разных групп. Сегодня спорят в основном о том, какие клады можно выделить внутри грады покрытых перьями теплокровных существ.
В общем, говоря об эволюции, надо всякий раз учитывать многократность и многовариантность возникновения на Земле любой группы существ, находящейся на одном уровне сложности. В каждой граде – разные клады. В каждой кладе – разные грады. Ни рыбы, ни земноводные, ни пресмыкающиеся, ни птицы, ни млекопитающие – не потомки одной популяции предков. Это уровни эволюции, к которым может вести не одна какая-то ветвь, а разные эволюционные стволы.
До сих пор к вопросам происхождения человека не применяется представление о многократном и многовариантном возникновении на Земле разумного существа, создающего материальную культуру. В классической палеоантропологии утвердилось представление об эволюционном единстве человечества. Эта идея считается одновременно и «единственно научной», и «политически правильной». А идея о происхождении людей от разных предков априорно объявляется «политически некорректной». Ведь теорию полигенизма использовали зловещие и страшные «немецкие фашисты»! В кабинете Гитлера висел портрет Вейденрейха!
Вопрос – что нас интересует больше? Научная истина или политическая пропаганда?
Если первое, то логично задать вопрос: является ли человечество кладой или градой? В первом случае, человек – потомок одной популяции предков. Во втором случае сапиентизация – это уровень эволюции, к которому может вести не одна какая-то ветвь, а разные эволюционные стволы.
Это необходимо обсуждать, потому что очень для многих ученых эволюция «должна» иметь один ствол, а понятие грады применительно к человеку и его предкам им не очень понятно и даже неприятно: ассоциируется с нацизмом (именуемым фашизмом) и всеми приписываемыми ему «ужасами».
При обсуждении некоторых положений этой книги один уважаемый коллега недовольно заметил:
– У тебя эволюция похожа на десятиколесный велосипед!
Автор книги назвал бы эволюцию скорее «велосипедом с произвольным количеством колес».
Эволюция, в том числе эволюция человека, – отнюдь не движение по заранее намеченному маршруту, в котором лидеры заранее кем-то выделены и отмечены. Это скорее осторожная прокладка пути методом проб и ошибок, во время которого многие пробуют идти в нужном для всех направлении, но проходят разные отрезки пути.
У кого эволюция быстрее?
Логически рассуждая: чем больше проходит поколений, тем больше накапливается изменений. Потому генетики так любят плодовую мушку дрозофилу: у нее поколения сменяются так быстро, что легко изучать наследственность во всей ее красе.
Продолжая логически рассуждать, муха дрозофила должна эволюционировать быстрее, чем крупные млекопитающие, но вот факты: особых изменений у мушки не произошло за десятки миллионов лет.
И вообще «в плейстоцене состав крупных млекопитающих менялся неоднократно и резко, тогда как из 2000 видов насекомых, известных из тех же условий, вымершими считаются только около 30». Из этого А. П. Расницын делает вывод о «несостоятельности чисто генетического подхода к эволюции».
Ведь «с уменьшением плодовитости и ослаблением общей элиминации (то есть смертности представителей вида – прим. А. Б.) скорость эволюции не уменьшается, а растет».
Правда, объяснить это можно и вполне «генетически»: чем сложнее организм, тем больше признаков передается новому поколению от папы и мамы. А ведь есть еще такая штука, как мутация: при передаче признаков от папы – мамы к потомству появляются признаки, которых нет ни у папы, ни у мамы. Чем всех признаков больше – тем больше изменений. Потому и получается: надо изменяться? Сложные виды изменяются больше и быстрее.
Но в любом случае, чем сложнее форма жизни, тем быстрее она эволюционирует. При том, что продолжительность жизни индивида растет, а значит, за единицу времени и поколений протекает меньше.
Но, конечно, при этом и «негенетические» процессы надо учитывать, в том числе информационные. Мало того, что более высокоразвитые организмы эволюционируют быстрее примитивных, по принципу: «кто умнее – тот быстрее развивается». Виды и популяции заставляют друг друга все активнее включаться в информационные процессы.
Обучаясь новому, виды становятся страшными конкурентами для всех остальных. По крайней мере для тех, кто занимал похожие экологические ниши. Всякое проникновение животных с более высоким уровнем развития нервной деятельности на территории, где таких высокоразвитых животных еще не видали, создает экстремумы для местной фауны.
Вот как человек, например. Вечно он создает необходимость быстро развиваться и для других видов, и для других популяций самого же человека.
Скачкообразная эволюция
Ученые XIX века считали, что эволюционные процессы идут очень медленно. И что в ходе этих процессов весь материнский вид постепенно превращается в дочерний. Отсюда и идея «переходных звеньев», промежуточных существ: их тоже должно быть очень много.
Палеонтологов первой половины XX века огорчало, что переходных звеньев практически не находят. Креацианисты тоже очень радуются, считая – это свидетельствует о неизменности видов.
Но к середине XX века выяснилось: новые виды, и даже более крупные таксоны, – например роды и семейства, – чаще всего возникают с очень большой скоростью. На небольшой территории, попав в экстремальную ситуацию, часть предкового вида оказывается выбитой из привычной экологической ниши. И быстро, за считанные несколько поколений, превращается в другой вид. Первоначальное число особей этого нового вида – считанные тысячи, чуть ли не сотни особей. Потому и трудно найти «переходные звенья»: их число очень невелико.
В геологической летописи сохраняются кости лишь ничтожного числа представителей каждого вида. Если таких особей много, сотни тысяч и миллионы, то и попадать в геологические слои и сохраняться они будут чаще. А немногочисленные животные, которые существовали недолго, на небольшой территории, могли вообще в геологическую летопись не попасть.
Трехпалые лошади – гиппарионы появились в Северной Америке примерно 12 млн. лет назад и очень долго скакали по всем материкам, кроме Австралии и Антарктиды. Последние гиппарионы то ли вымерли, то ли истреблены человеком в Африке примерно 125 тысяч лет назад.
В каждом поколении численность гиппарионов достигала миллионов особей. Костей гиппарионов найдено множество.
Три миллиона лет назад появляются «настоящие» лошади с одним копытом. Они тоже появились в Северной Америке и быстро завоевали мир, повсюду вытесняя гиппариона. Их тоже были миллионы особей, и костей лошади найдено очень много.
А вот переходные формы от трехпалых лошадей к однопалым – не найдены. Этих животных было немного, за всю их историю – несколько тысяч. Мы или пока не нашли их останков, или вообще никогда не найдем.
Про «хвосты эволюции»
Палеонтологи прошлого вывели такое грустное правило: «эволюция не оставляет хвостов». Они имели в виду, что переходные формы, как правило, не сохраняются в геологической летописи.
Но, во-первых, более примитивные формы жизни после появления более сложных никуда не деваются. До сих пор вполне благополучно живут и простейшие, и губки, и черви, и насекомые. Живут и чувствуют себя превосходно, хотя в биосфере первые места – давно не их.
Во-вторых, можно привести много примеров того, как сохраняются даже ближайшие родственники изменившихся форм жизни.
Самый яркий пример, наверное, кистеперая рыба целакант.
Когда-то кистеперые рыбы оказались на мелководьях древних палеозойских морей – в важнейшем «месторазвитии эволюции». Но не все кистеперые рыбы «воспользовались шансом». Часть из них попросту погибнет: им не хватит чисто физических сил переползти из высохшего болота в еще полное воды. Они умрут по пути. Другие никак не решатся отправиться в дальний, трудный путь. Они не решатся, не смогут, упустят время и умрут вместе с высыхающим болотом.
У тех, кто будет постоянно ползать из водоема в водоем, плавники сделаются лапками, кожа станет плотнее и лишится чешуи, плавательный пузырь начнет превращаться в легкие, их мозг начнет усложняться… Словом, они начнут становиться земноводными. Это будет их Великий Эволюционный Шанс.
Но ведь это касается вообще всякого разделения популяции на «пошедших вперед и вверх» и на «ушедших вбок».
Вот популяция смышленых обезьян оказалась на границе саванны и леса… В лесу все более голодно, в саванне легче найти вкусные коренья и мелких зверушек, яйца и насекомых… Но в саванне слишком яркий свет, бегают огромные копытные, за ними гоняются еще более страшные хищники… Сплошные непонятные опасности, и вообще среда вся непривычная.
Надо упорно приучать глаза, обоняние, слух к совершенно новым условиям, – и, кстати говоря, к условиям, в которых намного больше информации, чем в лесу. Нужны другие, более совершенные органы чувств – чтобы они возникли, нужно внимательно, напряженно всматриваться и вслушиваться во все происходящее. Вал информации должен перерабатывать больший по размерам, более сложно устроенный мозг. Нужно будет больше двигаться, активнее жить, энергичнее передвигаться.
Какой-то обезьяне это не под силу, а какой-то окажется и по плечу. Эта часть популяции пойдет «в люди» – в сторону появления более сложных форм жизни.
Но и сам-то шанс будет только у тех, кто оказался в нужном месте и в нужное время. Часть обезьян останутся в лесах и эволюционировать не будут. Карликовые шимпанзе, бонобо, наиболее близки к людям по своей анатомии. У них даже губы не серые, а розоватые. Но это тихие неконфликтные обезьяны, оставшиеся вне основного поля эволюции, на африканских деревьях. Эти смышленые обезьяны и будут там жить, пока лес не слишком сильно изменится.
Почему и другие боковые ветви эволюции человека не могли сохраниться?
Долгое время считалось, что кистеперые рыбы давным-давно вымерли, став предками наземных животных. А оказалось – до нашего времени у восточного побережья Африки живут-поживают кистеперые рыбы! Их даже не один, а как минимум три вида. Кистеперые рыбы любят прохладные глубокие воды и только в безлунные ночи поднимаются к поверхности воды. Местные жители ловят их ради вкусного мяса, а жесткой шкурой кистеперой рыбы – целаканта зачищают велосипедные покрышки, обрабатывают поверхность деревянных изделий…
Эти кистеперые рыбы – потомки тех, кто не оказался в нужное время в нужном месте. Для кого Великий Эволюционный Шанс прошел мимо.
Когда «романтики» и «неуправляемые типы» задают вопрос – почему нельзя допустить такое же пережиточное существование реликтового гоминоида, а попросту – «снежного человека», или «человека лесов», «правильные ученые» строго возражают им – «эволюция не оставляет хвостов!» При упоминании же целаканта они задумчиво говорят или «бывают исключения…», или того еще «круче»: «но это же целакант!»
Мы же отметим: виды, которые исчезают из геологической летописи, чаще всего не вымирают, а переходят в «скрытое состояние» – как раз в такое, когда их обнаружить трудно, почти невозможно.
Когда В. Б. Сапунов говорит о «скрытом состоянии» вида, или когда криптозоологи всерьез пытаются поймать и изучить крупных животных, о которых не знает официальная наука, уважаемые коллеги крутят пальцами у виска.
Но, во-первых, крипозоологи и правда постоянно находят таких животных: и короткошеего жирафа окапи, и белого носорога в Судане, и горную гориллу, и… Впрочем, перечислять придется долго. Да и незачем, есть хорошие популярные книги.
Во-вторых, давно известен и признан наукой «эффект Синьора – Липпса», согласно которому время захоронения последнего найденного ископаемого может не соответствовать времени исчезновения вида. То есть официально признается, что продолжительность периода вымирания вида не может быть точно оценена из-за неполноты палеонтологических данных.
Итак, новые виды и роды возникают быстро, поэтому переходных форм всегда мало, в геологическую летопись они не попадают или попадают редко.
Всегда и во всех случаях изменяется не ВЕСЬ вид, и даже не ВСЯ популяция, оказавшаяся в «точке эволюции».
Предками новых, более сложных форм жизни становятся только самые жизнеспособные, активные, умные, сильные, упертые. И только.
Остальные представители вида тоже будут эволюционировать, по-своему. Не они создадут новые, более совершенные формы жизни. Эти «хвосты эволюции» останутся похожи на предковые формы всех – и изменившихся, и не изменившихся. Как современные жирафы окапи похожи на ископаемых жираф с короткими шеями, предков длинношеих жираф саванны.