Второй и третий секреты — многофункциональность и избыточность — были впервые отмечены Дарвином. Я уже говорил о тех возможностях, которые открываются при выполнении этих двух условий. Любой элемент многофункциональной структуры, который хотя бы отчасти является избыточным, может стать более специализированным за счет разделения функций между элементами.
Четвертый секрет эволюционных инноваций заключается в модульном строении тела. Я уже говорил о том, что считаю модульное строение членистоногих и позвоночных причиной их эволюционного успеха. Что модульное строение дало членистоногим животным? Возможность одновременно создавать множество полезных приспособлений на базе одного организма, а также массу эволюционных новшеств, благодаря которым членистоногие стали одной из самых разнообразных групп на Земле. А если говорить о позвоночных, один длинный четвертый палец птерозавров или много длинных пальцев летучих мышей, на которых натянута перепонка крыла, удлинение тела змеи за счет увеличения числа позвонков до нескольких сотен или избирательная редукция скелета брюшных плавников (т.е. задних конечностей) колюшки — всем этим они обязаны модульному строению. Модульное строение позволяет модифицировать и специализировать отдельные части тела, иногда кардинальным образом, не затрагивая остальных частей тела.
В основе модульного строения взрослых животных лежит модульная география эмбрионов и модульная логика генетических переключателей. Эти переключатели позволяют изменяться одним частям тела, не затрагивая других. В переключателях заключается секрет модульного строения, а в модульном строении заключается секрет эволюционного успеха членистоногих и позвоночных животных.
Последствия для развития биоразнообразия очевидны: новшества позволяют осваивать новые экологические ниши, а заселение новых территорий приводит к расширению биоразнообразия.
До сих пор я рассказывал почти исключительно о серьезных сдвигах в строении тела и конечностей — об изменениях, которые определяют границы между крупными таксонами членистоногих и позвоночных. Я говорил о "птицах", "летучих мышах" и "жуках" вообще, однако не следует забывать, что к этим широким категориям относится множество различных видов животных — сотни видов летучих мышей, тысячи видов птиц и сотни тысяч видов жуков. Эволюционный успех каждой группы отчасти связан с теми крупными новшествами, о которых мы уже говорили, но он также зависит от способности этой группы занимать особые ниши, а зачастую от дополнительных новшеств (например, локаторы летучих мышей, плавательные перепонки водоплавающих птиц, звуковое общение). В следующих главах мы ближе познакомимся всего с одной группой животных — с бабочками, и посмотрим, каким образом одно новшество, а именно крылья, обеспечило основу для появления целой серии последующих новшеств и для взрывной диверсификации группы.
Рисунки и заметки в блокноте путешественника и натуралиста Генри Уолтера Бейтса. Композиция Джоша Клейса.
Глава 8. Откуда у бабочки на крыльях пятна
Эволюция — это случайность, пойманная за крыло.
Стюарт Кауффман "Во Вселенной как дома" (At Home in the Universe),
перефразированное высказывание Жака Моно из книги "Случайность и необходимость".
После одиннадцатилетнего путешествия по долине Амазонки, собрав 14 712 видов животных (8000 из которых ранее не были известны науке), измученный тропическими болезнями, плохим питанием, жарким солнцем и нещадной жарой, брошенный слугами и переживший другие испытания, Генри Уолтер Бейтс покинул джунгли и в июне 1859 г. вернулся в Англию. Время было выбрано удачно — всего через несколько месяцев вышла книга Дарвина "О происхождении видов".
Вскоре два путешественника стали близкими друзьями. Бейтс сразу воспринял идеи Дарвина, и между ними началась переписка, продолжавшаяся более двадцати лет до самой смерти Дарвина. Бейтс был очень этому рад и верил, что его наблюдения и коллекции послужат доказательством теории Дарвина. В одном из своих первых писем к Дарвину он писал: "Я думаю, что мне удалось заглянуть в лабораторию, в которой Природа создает новые виды".
Самым главным достижением Бейтса было открытие явления, которое он назвал "аналогичным сходством", а мы называем мимикрией. Он изучил множество насекомых, особенно бабочек, у которых одни виды защищаются, используя окраску другого вида. Он обратил внимание, что одних бабочек птицы едят, а других нет, причем очень быстро обучаются различать их. Бейтс заметил, что некоторые съедобные бабочки имитируют окраску несъедобных, и тогда птицы их не трогают. Такая иллюстрация естественного отбора восхитила Дарвина, который сообщил Бейтсу, что его статья о мимикрии была "одной из самых выдающихся и увлекательных статей, которые он когда-либо читал". Этот вид мимикрии до сих пор называют мимикрией Бейтса (рис. 8.1).
Рис. 8.1. Мимикрия Бейтса. Все бабочки, изображенные в верхнем ряду, несъедобны для птиц. В нижнем ряду изображены варианты бабочки парусника, имитирующие окраску бабочек из верхнего ряда. Обратите внимание на отчетливое сходство в парах совершенно неродственных видов. Фотографии предоставлены Полом Брейкфилдом, Университет Лейдена.
Обширные познания Бейтса в области естественной истории, полученные опытным путем, не раз становились источником прозрений Дарвина, в особенности в процессе создания ныне знаменитого труда о половых различиях и половом отборе. А поддержка Дарвина вдохновила Бейтса на написание и публикацию отчета о его путешествиях. Дарвин отрецензировал и издал единственную книгу, ставшую результатом всей научной карьеры Бейтса: "Натуралист на Амазонке" (Naturalist on the River Amazons, 1863) и дал ей высокую оценку. Дарвин предрек книге большой успех и оказался прав: Бейтс превзошел и самого Дарвина, и своего компаньона в путешествии по Амазонке Альфреда Рассела Уоллеса. Книгу Бейтса и по сей день невероятно интересно читать.
Среди собранных Бейтсом 14 000 видов животных было множество бабочек: только в районе города Эги он обнаружил свыше 550 видов. Значение своих сокровищ Бейтс оценивал через призму дарвиновской теории: "ни одно описание не может дать достаточного представления о красоте и разнообразии форм и красок у этих насекомых в окрестностях Эги. Я уделил им особенное внимание, так как убедился, что это подразделение, пожалуй, больше всякой другой группы животных или растений способно доставить факты, иллюстрирующие те изменения, которые претерпевают в природе все виды при перемене местных условий".
Дальше следует мой любимый пассаж: "Можно поэтому сказать, что на этих расширенных перепонках природа пишет, как на листе бумаги, историю модификаций вида — до того точно отмечаются на них все изменения в организации".
