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.
Краткое повторение стадий эволюционного развития (так называемая рекапитуляция) можно увидеть, наблюдая за превращениями, которые проходят наши органы, например почки. В ходе развития у зародыша человека, по сути, последовательно формируются три разных типа почек, и первые два исчезают до того, как появляется третий – окончательный. Эти первичные эмбриональные почки похожи на те, которыми снабжены виды, появившиеся, согласно палеонтологической летописи, раньше нас: бесчелюстные
[31] и рептилии. Что это означает?
Самый поверхностный ответ может звучать так: каждое позвоночное в своем развитии проходит ряд этапов, и эти этапы повторяют стадии эволюции наших предков. Поэтому, например, в начале развития ящерица напоминает зародыш рыбы, затем, несколько позже, зародыш амфибии и, наконец, становится зародышем рептилии. Млекопитающие проходят через те же этапы, но в финале добавляется последний этап – зародыша млекопитающего.
Ответ правильный, но он лишь вызывает еще больше вопросов. Почему развитие проходит именно по такому пути? Почему естественный отбор не уничтожил стадию «зародыша рыбы» в развитии эмбриона человека, ведь сочетание хвоста, жаберных дуг и кровеносной системы рыб человеческому зародышу вроде бы не требуется? Почему наше развитие не начинается просто с крошечных человечков (именно так, по представлениям биологов XVII в., выглядел зародыш человека), которые растут и растут, пока не родятся на свет? Зачем все эти превращения, трансформации и перестановки?
Возможный ответ – при этом неплохой – заключается в признании того, что по мере развития одного биологического вида из другого потомок наследует программу развития своего предка, т. е. все те гены, которые кодируют предковые органы. Развитие – процесс очень консервативный. Многим органам, которые по ходу развития формируются позже, требуются биохимические «сигналы» от органов, появляющихся раньше. Например, если вы попробуете подправить кровеносную систему и переделать ее в самом начале развития, то, возможно, результатом станут разнообразные побочные эффекты, которые затронут формирование других структур, скажем костей, которые нельзя менять. Чтобы избежать этих пагубных эффектов, обычно проще внести менее радикальные изменения в уже существующий основной план развития. Безопаснее и лучше, чтобы развитие тех органов эмбриона, которые в ходе эволюции появились позже, было запрограммированно на более позднюю стадию.
Этот принцип «добавления нового к старому» также объясняет, почему последовательность стадий развития зародыша копирует последовательность возникновения видов в процессе эволюции. По мере того как одна группа развивается из другой, она зачастую добавляет свою программу развития к более старой программе.
Приняв во внимание этот принцип, Эрнст Геккель, немецкий эволюционист, современник Дарвина, в 1886 г. сформулировал знаменитый биогенетический закон, который наиболее известен в виде формулировки «Каждое живое существо в своем индивидуальном развитии (онтогенез) повторяет в известной степени формы, пройденные его предками или его видом (филогенез)». Это означает, что развитие любого организма попросту проигрывает заново всю его эволюционную историю. Однако эта идея верна только частично. Стадии развития зародыша похожи не на взрослые формы его предков, как утверждал Геккель, но на формы зародышей его предков. Например, человеческий эмбрион никогда, ни на одной стадии не напоминает взрослых рыб или рептилий, но в некоторых аспектах напоминает их зародыши. Кроме того, рекапитуляция проявляется не всегда обязательно и не всегда точно: не каждая черта, присущая зародышу предка, обнаруживается у его потомков, и не все стадии развития повторяются в строгом эволюционном порядке. Кроме того, некоторые виды, например растения, утратили в своем развитии почти все признаки предковых форм. Закон Геккеля был признан сомнительным не только потому, что он, строго говоря, оказался неверен, но и потому, что Геккеля обвинили в том (во многом незаслуженно), что он фальсифицировал рисунки, изображавшие ранние стадии развития эмбрионов, чтобы придать им больше сходства между собой, чем было на самом деле
{19}. Однако не стоит вместе с водой выплескивать и ребенка. Эмбрионы все-таки демонстрируют некую форму рекапитуляции: черты, которые в процессе эволюции появились раньше, у эмбрионов зачастую появляются на более ранних стадиях развития. Этому есть разумное объяснение только при условии, что у биологических видов имеется эволюционная история.
