Другой пример. В наши дни существуют пять видов носорогов, из которых у двоих на морде только один рог. У трех других видов – два рога. Стало ли это результатом разных адаптаций? Биологи исключили географическую гипотезу (оба варианта обнаружены в Азии) и родственную (двурогий суматранский носорог ближе к однорогому индийскому, чем к двурогим африканским видам). Даже функция рога ясна не до конца, потому что одни носороги применяют их для защиты от хищников или для сражений с сородичами, а другие предпочитают использовать для этих целей зубы. Возможная функция второго рога представляется еще более загадочной. В данном случае напрасно искать адаптационное объяснение.
Обнаружение пределов «адаптационной теории» привело к появлению термина «эволюционная поделка», сформулированного Франсуа Жакобом в 1977 году: «Естественный отбор действует не как инженер, а как изготовитель поделок, как ремесленник, который еще не знает, что он изготовит, но использует всё, что попадается ему в руки, самые разнообразные предметы: мотки ниток, куски древесины, старый картон – все может послужить ему исходным материалом; короче, это ремесленник (…), который на протяжении миллионов и миллионов лет медленно творит свое произведение, постоянно его доделывая – здесь подрезать, тут вытянуть, – и использует любую возможность для исправления, переделки, творчества».
У этой аналогии есть свой предел точности: ремесленник обычно имеет цель, в отличие от естественного отбора. Но она хорошо описывает один из аспектов эволюции: новое использование существующих органов. Классическим примером служат перья птиц. Изначально они появились у динозавров, возможно, в результате модификации ороговевших чешуек. Протоперья были простыми нитями, мало или совсем неразветвленными. Их следы мы можем увидеть на скалах рядом со скелетами маленьких динозавров юрского периода. Предполагается, что эти нити играли роль терморегуляторов, потому что динозавры иногда обитали в холодных регионах. Впоследствии мы видим разветвленные волокна, а затем – перья, которые, возможно, изначально служили украшением во время брачного ухаживания. Последняя гипотеза сделана на основании использования перьев птицами, потому что прямых доказательств у нас нет. И только спустя несколько миллионов лет появляются асимметричные перья, начинающие походить формой на предназначенные для полета.
Таким образом, перья появились не для того, чтобы динозавры смогли летать. Эволюция изменила функцию этого органа по пути или, скорее, позднее добавила новую функцию к уже существующим. Это явление называют термином «преадаптация». Он немного двусмысленный, потому что позволяет сделать допущение, будто эволюция предвидела полет как высшую функцию перьев. Именно поэтому Стивен Гулд предложил заменить его словом «экзаптация».
Филогенетические деревья
Дарвин предположил, не будучи полностью уверенным в этом вопросе, что все живые существа происходят от общего предка. Он подчеркивал, что классификация растений и животных должна быть сведена к отношениям родства, так чтобы ее можно было представить в форме единого «древа», где все виды были бы расположены в соответствии с происхождением, а не с внешним сходством. Вскоре после выхода «Происхождения видов» немецкий биолог Эрнст Геккель (1834–1919) предположил «филогенетику» всех живых существ, то есть их эволюционное родство. Однако он оставался под влиянием своей эпохи и поместил человека на вершину древа, в качестве вершины эволюции, царя творения.
Древо живых существ, предложенное Эрнстом Геккелем в 1874 году
Филогенетические деревья базировались на анатомии при установлении отношений родства: поскольку тигр похож на льва, то считалось, что у них есть общий предок. На более высоком уровне можно предположить, что поскольку скелеты птиц и млекопитающих имеют идентичную структуру, то у них был общий предок, старше общего предка тигра и льва. Этих предков искали среди ископаемых животных. Так, археоптерикс считался предком птиц, а проконсул
[9] – предком всех гоминидов.
Реконструкция археоптерикса и проконсула
Деревья, построенные по этому принципу, страдали многочисленными недостатками. Связи между видами базировались в основном на внутренних убеждениях зоологов, которые выбирали из всех черт видов те, что подкрепляли их гипотезы. Но если отталкиваться от других черт, группировка может оказаться совсем иной, и ничто не позволяло априори выбрать правильную версию. Так, малую панду порой приписывали к семейству медведей, а иногда называли кузеном енота-полоскуна из рода енотовидных собак (см. главу 4).
Малая панда (Ailurus fulgens)
В ХХ веке строительство филогенетических деревьев стало предметом оживленных дискуссий. В 1966 году германский энтомолог Вилли Хенниг (1913–1976) предложил новую методику, строгую и пригодную для тестирования. При формировании групп родственных животных он не основывался на внешнем виде, а опирался исключительно на эволюционные новинки, унаследованные от общего предка, те признаки, появление которых свидетельствовало о рождении новой ветви дерева. Такие признаки назвали «продвинутыми» или «апоморфными». Приматы, объединившие обезьян и лемуров, определялись по наличию большого пальца, противопоставленного другим пальцам, и ногтей, заменивших когти. В этой группе «настоящие обезьяны» или обезьянообразные определяются по шву на лбу в месте соединения двух лобных костей.
Филогенетическое древо позвоночных
Итак, современные деревья основаны на родственных связях, но не показывают генеалогию. Они демонстрируют только близкие связи между видами, родство, но не располагают ископаемых животных в отношении «предки-потомки», потому что истинные генеалогические связи между видами доказать практически невозможно. Такой подход к систематике получил название «кладистика» и сегодня стал нормой для биологов всего мира.
Исчезновение рыб и рептилий
Сегодня мы обычно называем существо с внутренним скелетом, чешуей и плавниками, живущее в воде, рыбой. Так, в XVIII веке Линней выделил зоологическую группу рыб. Но в этой группе встречаются виды с крайне необычными чертами, например латимерии: их плавники поддерживаются не костистыми отростками, как у большинства других рыб, а настоящими костями с мышцами, как у четвероногих сухопутных животных. Если верить ископаемым останкам, то первые «рыбы», обладающие подобными органами, появились 380 миллионов лет назад. От одной из таких рыб произошли все сухопутные позвоночные, или четвероногие, то есть земноводные, рептилии, птицы и млекопитающие (хотя некоторые из них впоследствии полностью вернулись в морскую среду обитания). И латимерия, обладающая общей эволюционной новинкой со всеми сухопутными земноводными, должна быть отнесена к той же группе, типу – саркоптеригии, или мясистолопастные.
