Филогенетическое древо «рыб»
Таким образом, для современного зоолога, латимерия – это не рыба, а саркоптеригия. Более того, теперь уже нет и такой зоологической группы – «рыбы». По принципам кладистики клада должна содержать общего предка и всех его потомков. Но общий предок рыб является также предком и латимерий, и четвероногих. Если существует тип «рыбы» (в зоологическом понимании), то мы все – рыбы! Разумеется, с экологической, природной точки зрения латимерия остается рыбой. Примерно то же самое произошло с помидором: для хозяйки это – овощ, но для ботаника – фрукт.
Рептилий постигла та же судьба. Некогда они включали в себя черепах, змей, ящериц, крокодилов и несколько других групп, определяемых по скелету и чешуйчатой коже. Туда же входили динозавры. Но мы знаем, что некоторые динозавры дали рождение немного другой группе животных – птицам. Поэтому, следуя принципу кладистики, птицы – это динозавры. Следовательно, бывшая группа рептилий должна включить в себя птиц или исчезнуть. Сегодня выделяют отряды черепах, чешуйчатых (ящерицы и змеи) и крокодилов, а единой группы «рептилии» как зоологического понятия больше нет. Что касается птиц, то они не исчезли, потому что все происходят от одного предка – вида динозавров. Их группа оказалась совместимой с эволюционной филогенетикой!
Геологические революции
Дарвин пытался найти объяснение современному распределению видов по планете в истории их эволюции. В первую очередь его интересовали южноамериканские животные: «Может быть, кто-нибудь спросит в шутку, допускаю ли я, что мегатерий и другие родственные ему громадные чудовища, жившие прежде в Южной Америке, оставили после себя ленивца, броненосца и муравьеда как своих выродившихся потомков. Это ни на минуту не может быть допущено. Эти гигантские чудовища полностью вымерли и не оставили потомства. Но в пещерах Бразилии было найдено много вымерших видов, близко сходных по величине и по всем другим признакам с видами, живущими еще и теперь в Южной Америке, и некоторые из этих ископаемых могли быть действительными предками ныне живущих видов».
В масштабе целой планеты он обитал в стабильном ареале. Современные континенты страдали только от изменений уровня мирового океана и от внутреннего напряжения, проявлявшегося в формировании горных цепей. Колонизацию Америки или Австралии можно было объяснить «мостами», некогда соединявшими разделенные в наши дни континенты. Более того, некоторые виды могли пересечь океан по воздуху, вплавь или на случайных бревнах. Но с 1960-х годов теория тектонических плит дала биогеографам совершенно новые основания для гипотез.
Мегатерий
Стало очевидно, что некогда континенты были единым целым и разделение произошло в результате глубинного движения частично расплавленной мантии земной коры. Перемещения континентов позволяют понять разделение некоторых видов на несвязанные популяции и их последующую эволюцию в разные стороны.
«Всякая правильная классификация есть классификация генеалогическая; общность происхождения и есть та скрытая связь, которую бессознательно ищут натуралисты».
Чарльз Дарвин, 1859
Дарвин настаивал на постепенном характере эволюции, которая, по его мнению, должна была происходить медленно, практически незаметно, подобно геологическим процессам, описанным Чарльзом Лайелем. Но в 1980 году американский физик Луис Альварес (1911–1988) вместе с группой геологов и химиков замечательным образом вернулся к тем «катастрофам», которые некогда упоминалась антиэволюционистами в качестве объяснения резких замещений, наблюдаемых в ископаемой фауне.
Опираясь на многочисленные геологические данные, он показал, что 66 миллионов лет назад на землю упал астероид и что последствия этого события, несомненно, лежат в основе исчезновения динозавров, морских рептилий, аммонитов и многих других видов. Несмотря на то, что геологи до сих пор дискутируют о том, что оказалось более значимым – падение астероида или мощный вулканический кризис, пришедшийся на ту же эпоху, результатом стало глубокое потрясение всех экосистем, что направило эволюцию по совершенно иному пути. Динозавров сменили млекопитающие, которые за несколько миллионов лет заняли все доступные среды обитания, где ранее господствовали крупные рептилии.
Мощный катаклизм развернул привычное течение эволюции. Вся планета на много лет оказалась в ледяных сумерках. Погибли растения, за ними – травоядные и хищники. Очевидно, что к подобным событиям виды живой природы не могут приспособиться путем медленных, постепенных мутаций и естественного отбора. Выжившие виды были обязаны своей счастливой судьбой тем характеристикам, которые не имели отношения к катастрофе – например, способности к замедлению рождения потомства, – или рациону, базировавшемуся на умерших растениях или трупах животных. Именно так объясняют выживание крокодилов и маленьких млекопитающих, способных впадать в спячку. Но отчасти исчезновение или выживание отдельных видов стало игрой случая.
Глава 4. Молекулярная революция
Открытие структуры ДНК сопровождается пересмотром некоторых аспектов неодарвинизма. Эволюция предстает более разнообразной, и естественный отбор сохраняет в ней главенствующую роль.
На протяжении первой половины XX века генетика совместно с классическим дарвинизмом предыдущего столетия сформировала «синтетическую теорию эволюции». Но вскоре теорию самым радикальным образом обогатило новое направление в науке – молекулярная биология. Открытие структуры молекулы ДНК и выявление мощных молекулярных инструментов вызвали двойной эффект: с одной стороны, это привело к развитию теории, поскольку ученые получили доступ к глубинным механизмам мутации и их воздействию на организм, а с другой – к изучению новых процессов, способных повлиять на ход эволюции.
Гены – хозяева положения
В 1953 году Джеймс Уотсон (род. в 1928) и Фрэнсис Крик (1916–2004) опубликовали в журнале Nature статью, в которой описали структуру дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) – знаменитую двойную спираль – и увязали эту структуру с базовыми свойствами клетки. Это открытие принесло им в 1962 году Нобелевскую премию по медицине совместно с физиком Морисом Уилкинсом. Химик Розалинд Франклин умерла в 1958 году, и ее имя теперь не так знаменито, как фамилии ее коллег.
Хромосомы, гены, ДНК
ДНК представляет собой длинную линейную молекулу из звеньев, образованных четырьмя нуклеотидами, обозначаемыми А, Т, G, C по их азотистым основаниям – аденин, тимин, гуанин и цитозин соответственно. Цепочка может выглядеть так: A-T-G-G-T-C-A-G-A-T-C–C-A…
Человеческая ДНК содержит примерно 3,3 миллиарда нуклеотидов. Эта последовательность разделена на 46 участков – 23 пары хромосом. Под микроскопом они выглядят как маленькие палочки, когда клетка делится, но в остальное время это длинные нити, свернутые в ядре клетки. ДНК одной клетки человека достигает в длину почти двух метров.
