Kitobni o'qish: «Эволюция: Неопровержимые доказательства»

Переводчик Вера Полищук

Научный редактор Яна Шурупова

Редактор Мария Несмеянова

Руководитель проекта И. Серёгина

Корректоры Е. Аксёнова, М. Савина

Компьютерная верстка А. Фоминов

Дизайн обложки Ю. Буга

© Jerry A. Coyne, 2009

All rights reserved

© Издание на русском языке, перевод, оформление. ООО «Альпина нон-фикшн», 2018

Все права защищены. Произведение предназначено исключительно для частного использования. Никакая часть электронного экземпляра данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами, включая размещение в сети Интернет и в корпоративных сетях, для публичного или коллективного использования без письменного разрешения владельца авторских прав. За нарушение авторских прав законодательством предусмотрена выплата компенсации правообладателя в размере до 5 млн. рублей (ст. 49 ЗОАП), а также уголовная ответственность в виде лишения свободы на срок до 6 лет (ст. 146 УК РФ).

* * *

Посвящается Дику Левонтину,

Il miglior fabbro¹

Просветительский фонд «Эволюция»

основан в 2015 году сообществом российских просветителей.

Цель фонда – популяризация научного мировоззрения, продвижение здравомыслия и гуманистических ценностей, развитие науки и образования. Одно из направлений работы фонда – поддержка издания научно-популярных книг. Каждая книга, выпущенная при содействии фонда «Эволюция», тщательно отбирается серьезными учеными. Критерии отбора – научность содержания, увлекательность формы и значимость для общества. Фонд сопровождает весь процесс создания книги – от выбора до выхода из печати. Поэтому каждое издание библиотеки фонда – праздник для любителей научно-популярной литературы.

Больше о работе просветительского фонда «Эволюция» можно узнать по адресу

www.evolutionfund.ru

Предисловие

20 декабря 2005 г. Как и многие ученые, в этот день я проснулся в тревоге. Именно сегодня Джон Джонс Третий, федеральный судья города Харрисбурга, штат Пенсильвания, должен был вынести решение по делу «Кицмиллер и другие против Дуврского школьного округа и других». Этот судебный процесс был судьбоносной вехой: от его исхода зависело, как американским школьникам будут в дальнейшем рассказывать об эволюции.

Кризис в науке и образовании начинался незаметно: администраторы Дуврского школьного округа в штате Пенсильвания встретились, чтобы обсудить, какие учебники по биологии заказать для местной средней школы. Кое-кто из религиозных членов педагогического коллектива был недоволен тем, что до сего момента биологию преподавали по учебникам, основанным на дарвиновском учении об эволюции; эти недовольные и предложили альтернативные учебники, включавшие библейскую теорию сотворения мира (креационистскую). После бурного обсуждения совет вынес резолюцию, в которой учителей биологии Дуврской средней школы обязывали зачитать девятиклассникам следующее заявление:

Согласно Образовательным стандартам штата Пенсильвания, ученики обязаны изучить дарвиновскую теорию эволюции и затем пройти стандартный тест, в котором будут и вопросы об эволюции. Поскольку теория Дарвина все еще остается теорией, она продолжает подвергаться проверке по мере обнаружения новых доказательств. Теория не считается фактом. В ней существуют лакуны, еще не подкрепленные доказательствами… Объяснение происхождения жизни, отличающееся от дарвиновского, – это теория разумного замысла. Ученикам, желающим выяснить, хотят ли они изучать эту теорию и узнать, что подразумевается под идеей разумного замысла, учебное заведение предоставляет учебник «О пандах и людях» (Of Pandas and People). Как и в случаях с любыми теориями, мы призываем учеников отнестись к этим идеям непредвзято.

На школьном совете разразилась настоящая буря. Двое из девяти членов школьного совета подали в отставку, и все поголовно преподаватели биологии отказались зачитывать своим ученикам такое заявление. Они возражали, что теория разумного замысла – это скорее религия, нежели наука. Поскольку внедрять религиозное обучение в средних школах означает нарушать Конституцию Соединенных Штатов, одиннадцать возмущенных родителей обратились в суд.

Судебный процесс начался 26 сентября 2005 г. и продолжался шесть недель. Это была яркая и незабываемая история, которую заслуженно наградили названием «Обезьяний процесс XXI века» – по названию печально известного судебного процесса 1925 г., когда учитель средней школы Джон Скоупс из Дейтона, штат Теннесси, был привлечен к суду за то, что преподавал теорию Дарвина, утверждавшую, что человек произошел от животных. В сонный городок Дувр слетелись журналисты со всех концов страны точно так же, как когда-то, в далеком 1925 г., они слетались в еще более сонный городок Дейтон. На процесс прибыл даже праправнук Чарльза Дарвина Мэтью Чэпмен, поскольку собирал материалы для книги о процессе.

По общим отзывам, процесс был разгромный. Сторона обвинения тщательно подготовилась и вела себя предусмотрительно, а защита выступила безо всякого блеска. Известный ученый, который был свидетелем со стороны защиты, признал, что в его понимании термин «наука» очень широк и может включить в себя астрологию. А под конец процесса публике показали, что учебник «О пандах и людях» – не что иное, как подтасовка фактов, креационистская, по сути, книга, в которой слова «божественное творение» просто заменили словами «разумный замысел».

Однако на этом судебный процесс не закончился: все оказалось не так просто. Судья Джонс, консервативный республиканец и рьяный церковный прихожанин, был назначен лично Джорджем Бушем, – вряд ли стоило ожидать, что он окажется сторонником теории Дарвина. Публика затаила дыхание и взволнованно ожидала исхода процесса.

За пять дней до Рождества судья Джонс вынес решение… в пользу эволюции. Он не стал смягчать выражения и заявил, что постановление школьного совета было «вопиющей бессмыслицей», что ответчики, утверждавшие, будто у них не было религиозных мотивов, солгали и, что самое главное, разумный замысел – это лишь другое название для креационизма:

Мы считаем, что разумный, объективный наблюдатель, ознакомившись и с пространной записью дела, и с нашей речью, неизбежно сделает вывод, что «разумный замысел» – это интересный теологический аргумент, но никак не наука… Подводя итог, можно констатировать, что заявление [школьного совета] выделяет теорию эволюции как нечто, заслуживающее особого отношения, неверно толкует ее статус в научном сообществе и тем заставляет школьников усомниться в ее истинности без научного обоснования, а также навязывает школьникам альтернативную религиозную теорию, замаскированную под научную, подталкивает их обращаться к креационистскому тексту [ «О пандах и людях»], как если бы он был научным источником, и заставляет школьников, пренебрегая приобретением научных познаний в школе, вместо этого искать религиозные наставления за ее пределами.

Кроме того, судья Джонс отверг заявление защиты о том, что теория эволюции в корне неверна:

Да, разумеется, теория Дарвина несовершенна. Однако тот факт, что научная теория пока что не может предъявить доказательства по каждому своему положению, нельзя использовать как предлог, чтобы навязывать средней школе непроверенную альтернативную гипотезу с религиозной подоплекой и тем искажать обоснованные научные предположения.

Но научные истины определяют не судьи, а ученые. Судья Джонс всего лишь защитил авторитетную истину от посягательств предвзятых и догматичных противников. Тем не менее его судебное решение для американских школьников, для эволюции и для самой науки стало блестящей победой.

Однако праздновать и ликовать было рановато. Этот судебный процесс определенно стал не последним сражением, в котором нам придется встать на защиту эволюции от школьной цензуры. Более двадцати пяти лет я преподаю и отстаиваю эволюционную биологию, и за этот срок я убедился, что креационизм напоминает небезызвестную игрушку-неваляшку, памятную многим со времен детства: ты ее ударяешь, она ненадолго падает, но тут же вновь поднимается. И если Дуврский судебный процесс – это часть американской истории, то креационизм представляет собой проблему не только для Америки. Креационисты, а они вовсе не обязательно христиане, создают плацдармы во всех концах света, особенно в Великобритании, Австралии и Турции. Битва за эволюцию, похоже, не закончится никогда. Эта битва – лишь часть более глобальной войны, войны между разумом и суеверием. На кону в этой войне ни больше ни меньше как сама наука и те блага, которые она несет обществу.

Все противники теории эволюции, где бы они ни выступали, всегда твердят одно и то же заклинание: «Теория эволюции зашла в тупик, она в кризисе». Подразумевается, что существуют некоторые важные наблюдения над природой, которые противоречат теории эволюции. Но эволюция – это нечто большее, чем теория, и уж тем более это не теория, зашедшая в тупик. Эволюция являет собой факт. И доказательства, найденные учеными в пользу эволюции за последние полтора столетия, не только не бросают тень сомнения на дарвинизм², но полностью подтверждают идеи Дарвина, доказывают, что эволюция имела место и что по большей части она происходила именно так, как описал Дарвин, путем естественного отбора.

В этой книге изложены основные доказательства эволюции. Тем, кто отрицает дарвинизм исключительно из религиозных убеждений, не помогут никакие доказательства, поскольку их убеждения основаны не на доводах разума. Но для множества людей, которые ощущают, что не вполне верят в теорию Дарвина или же принимают эволюцию, но не знают, как лучше аргументировать свою точку зрения, эта книга послужит сжатым изложением доводов современной науки в пользу эволюции. Я предлагаю ее вниманию читателей в надежде на то, что люди по всему миру, возможно, разделят мое восхищение всеобъемлющей интеллектуальной силой дарвиновской теории и безо всякого страха примут ее выводы.

Любая книга по эволюционной биологии неизбежно представляет собой плод сотрудничества, поскольку эта тема объединяет такие далекие друг от друга области, как палеонтология, молекулярная биология, популяционная генетика и биогеография, и вряд ли найдется исследователь, сведущий сразу во всех этих областях. Я благодарю за помощь и совет множество коллег, которые терпеливо наставляли меня и исправляли мои ошибки. В их числе Ричард Эббот, Спенсер Барретт, Эндрю Бери, Дебора Чарльзворт, Питер Крейн, Мик Эллисон, Роб Флейшер, Питер Грант, Мэтью Харрис, Джим Хопсон, Дэвид Яблонски, Фариш Дженкинс, Эмили Кей, Филип Китчер, Рич Ленски, Марк Норелл, Стив Пинкер, Тревор Прайс, Дональд Протеро, Стив Пруэтт-Джонс, Боб Ричардс, Каллум Росс, Дуг Шемске, Пол Серено, Нил Шубин, Дженис Споффорд, Дуглас Теобальд, Джейсон Уэйр, Стив Яновик и Энн Йодер. Прошу прощения у тех, кого забыл упомянуть, и во всех незамеченных ошибках, оставшихся в книге, виню только себя. Особую благодарность я приношу Мэтью Коббу, Наоми Фейн, Хопи Хекстра, Лата Минон и Брит Смит за то, что они прочитали и подвергли критике всю рукопись. Книга существенно обогатилась благодаря огромной работе и художественному чутью иллюстратора Каллиопи Монойос. Наконец, я выражаю благодарность своему агенту Джону Брокману, который согласился, что доказательство эволюции необходимо читателю, а также редактору издательства Viking Penguin Венди Вульф за помощь и поддержку.

Введение

Дарвин имеет значение, потому что эволюция имеет значение. Эволюция же имеет значение, потому что имеет значение наука. Наука имеет значение, потому что она – несравненная история нашего века, эпическое сказание о том, кто мы, откуда взялись и куда идем.

Майкл Шермер

Ни одно из удивительных открытий, сделанных наукой относительно мира, в котором мы живем, не вызвало у публики такого гнева и такого завороженного интереса, как эволюция. Возможно, это объясняется тем, что ни величественная галактика, ни проворные нейтрино не вызывают такого ощущения личной причастности. Знание об эволюции способно сильнейшим образом изменить каждого из нас. Оно показывает нам, какое место мы занимаем в необъятной и разнообразной картине жизни. Эволюция объединяет нас с каждым существом, которое живет на Земле сейчас, и с мириадами давно исчезнувших созданий. Эволюция дает нам полное и истинное представление о нашем происхождении, заменяя мифы, которые устраивали человечество на протяжении тысячелетий. Кого-то это пугает до глубины души, кого-то восторгает и потрясает.

Конечно, Чарльз Дарвин принадлежал к тем, кто восторгался эволюцией; он воспел ее красоту и величие в знаменитом последнем абзаце книги, с которой все и началось, – в «Происхождении видов» (On the Origin of Species) (1859):

Есть величие в этом воззрении, по которому жизнь с ее различными проявлениями Творец первоначально вдохнул в одну или ограниченное число форм; и, между тем как наша планета продолжает вращаться согласно неизменным законам тяготения, из такого простого начала развилось и продолжает развиваться бесконечное число самых прекрасных и самых изумительных форм³.

Но есть и причина для еще более сильного восхищения, поскольку сам процесс эволюции – естественный отбор, который создал из исходной, «голой» реплицирующейся молекулы все разнообразие миллионов ископаемых и живых форм – это механизм поразительной простоты и красоты. И лишь те, кто понимает его, способны испытать трепет и восторг, которые затопляют тебя, когда осознаешь, что столь прямолинейный процесс способен породить такие разнообразные творения, как цветок орхидеи, крыло летучей мыши или хвост павлина. На страницах «Происхождения видов» Дарвин с присущим ему викторианским патернализмом описывал это трепетное чувство:

Когда мы перестанем смотреть на органическое существо как дикарь смотрит на корабль, т. е. как на нечто превышающее его понимание; когда в каждом произведении природы мы будем видеть нечто, имеющее длинную историю; когда в каждом сложном строении или инстинкте мы будем видеть итог многочисленных приспособлений, каждое из которых полезно их обладателю, подобно тому как всякое великое механическое изобретение есть итог труда, опытности, разума и даже ошибок многочисленных тружеников; когда мы выработаем такое воззрение на органические существа, как неизмеримо – говорю на основании личного опыта – возрастает интерес, который представит нам изучение естественной истории!

Теория Дарвина, согласно которой все формы жизни представляют собой плоды эволюции, а основным двигателем эволюционного процесса служит механизм естественного отбора, была названа величайшей идеей всех времен и народов. Однако она – нечто большее, чем просто хорошая или даже красивая теория. Теория Дарвина еще и истинна. Хотя сама идея эволюции изначально принадлежит не Дарвину, но обильные доказательства, которые он привел в подкрепление этой идеи, убедили большинство ученых и многих образованных читателей, что живые организмы действительно изменяются с течением времени. На то, чтобы убедить их, ушло десять лет после публикации «Происхождения видов» в 1859 г. Однако еще долгое время спустя ученые продолжали скептически относиться к главной новаторской идее Дарвина – теории естественного отбора. В самом деле, если и было время, когда дарвинизм считался «просто теорией» или «зашедшим в тупик», то это имело место во второй половине XIX в., когда доказательства эволюции и ее механизмов были не вполне ясны, а пути ее действия (генетика) были еще совсем не изучены. Все эти вопросы удалось разрешить в первые десятилетия ХХ в., после чего доказательства эволюции и естественного отбора продолжали множиться и множиться, сокрушая научных противников дарвинизма. В то время как биологи открыли немало явлений, которые Дарвину и не снились, – например, способ распознавания эволюционных взаимосвязей с помощью определения последовательности нуклеотидов в ДНК (секвенирование), – теория, изложенная в «Происхождении видов», в основе своей держалась непоколебимо. В наши дни ученые так же уверены в дарвинизме, как в существовании атомов или в том, что причиной инфекционных заболеваний служат микроорганизмы.

В таком случае зачем понадобилась книга, которая приводит веские доказательства теории, давно уже ставшей основой основ науки? Ведь никто не пишет книг, доказывающих существование атомов или микробную теорию инфекционных заболеваний. Что такого особенного в эволюции?

Ничего или всё. Да, эволюция прочно утвердилась как научный факт (ведь она, как мы узнаем дальше, нечто большее, чем «просто теория»), и убеждать ученых теперь необходимости нет. Но за пределами научных кругов дело обстоит иначе. Для многих представителей широкой публики эволюция покушается на их чувство собственного «Я». Если эволюция и предлагает какой-то урок, то заключается он в том, что мы не просто связаны с прочими живыми существами, но, подобно им, являем собой результат слепых и безличных эволюционных сил. Если человечество – лишь один из плодов естественного отбора, то, может, мы все-таки не такие уж особенные. Вполне понятно, почему эта мысль коробит многих из тех, кто считает, будто мы, люди, явились в этот мир неким особенным путем, отличающим нас от других видов, и свидетельствующим о нашем высшем божественном предназначении. Есть ли у нашего существования какой-то смысл или цель, которая бы отличала нас от всего живого? Считается также, будто идея эволюции подрывает основы морали. Если в конечном итоге мы не более чем животные, то почему не вести себя как животные? Как нам удержаться в рамках морали, если мы не более чем обезьяны с большим мозгом? Ни одна научная теория не вызывала такого гнева и страха и такого психологического сопротивления.

Понятно, что психологическое сопротивление преимущественно обусловлено религиозными взглядами. Можно отыскать религиозные учения, лишенные креационизма, но креационизма вне религии вы не найдете. Во многих религиях утверждается не только то, что человечество – особый вид, но и что люди, как и остальные виды, были сотворены мгновенным актом божественной воли. Хотя многим верующим удалось принять теорию эволюции и как-то совместить ее со своими религиозными убеждениями, это совершенно невозможно для человека, который придерживается идеи о божественном творении, понимая ее буквально. Именно поэтому неприятие эволюции так сильно выражено в США и Турции, где широко распространены фундаменталистские убеждения.

Статистика отчетливо показывает, до чего сильно мы сопротивляемся простому научному факту эволюции. Несмотря на неопровержимые доказательства того, что эволюция существует, год за годом опросы демонстрируют, что американцы относятся к этому разделу биологии удручающе подозрительно. Например, в 2006 г. был проведен опрос взрослых в тридцати двух странах – их попросили оценить утверждение: «Человек, каким мы его знаем, произошел от более ранних видов животных». Опрашиваемым было предложено три варианта ответа: «правда», «неправда» и «затрудняюсь ответить». Утверждение это – неопровержимая истина: как мы увидим далее, генетические и палеонтологические доказательства свидетельствуют, что люди являются потомками приматов, эволюционной ветвью, отделившейся от нашего общего с шимпанзе предка примерно 7 млн лет назад. И тем не менее лишь 40 % американцев – четверо из десяти – ответили, что утверждение верно (на 5 % меньше, чем в 1985 г.). Это число почти сравнялось с числом ответивших, что утверждение ложно: таких оказалось 39 %. А оставшиеся 21 % затруднились с ответом.

Статистика особенно примечательна, если сравнить ее с результатами такого же опроса в других западных странах. Из тридцати одной страны, где проводился опрос, лишь в Турции, в которой процветает религиозный фундаментализм, процент верящих в эволюцию оказался ниже, чем в США. (В Турции 25 % верят в эволюцию, 75 % отвергают ее.) Европейцы показали совсем иную статистику: во Франции, странах Скандинавии и в Исландии в эволюцию верит свыше 80 %. В Японии 75 % согласны с идеей эволюции человека. Представьте себе, что было бы, окажись Америка в числе стран, отрицающих существование атомов! Немедленно были бы приняты решительные меры, чтобы улучшить преподавание физики в школах.

Еще больше ударов обрушивается на эволюцию, когда дело касается преподавания теории эволюции в государственных школах. Почти две трети американцев считают, что если уж эволюцию преподают на уроках биологии, то необходимо наравне с ней преподавать школьникам и креационизм. Лишь 12 %, т. е. один человек из восьми, полагают, что эволюцию нужно преподавать, не упоминая о креационизме как альтернативной теории. Возможно, аргумент «пусть детям преподают все точки зрения» привлекателен для американцев с их идеей о равных правах и честной игре, но учителей такой аргумент повергает в настоящее уныние. Зачем наряду с научной теорией, истинность которой не вызывает сомнений, преподавать дискредитированную теорию, основанную на религиозных постулатах, пусть даже некогда очень популярную? Это ведь все равно что настаивать, чтобы в медицинском колледже наряду с западной медициной ввели курс шаманизма, а на занятиях по психологии внедрили астрологию как альтернативное объяснение человеческого поведения. Пожалуй, самая пугающая статистика такова: несмотря на официальные запреты, примерно один из восьми учителей биологии в американских средних школах считает возможным знакомить учащихся с креационизмом, или теорией разумного замысла, как с обоснованной научной альтернативой дарвинизму. (Возможно, это неудивительно, если учесть, что один из шести учителей верит, будто «Господь сотворил людей почти в их нынешнем виде не более 10 000 лет назад».)

К сожалению, антиэволюционизм, который зачастую считают сугубо американской проблемой, сейчас распространяется по другим странам, в том числе в Германии и Великобритании. В 2006 г. телеканал BBC провел в Великобритании опрос, в котором участвовало две тысячи человек. Опрошенных попросили ответить, как, с их точки зрения, возникла и развивались жизнь. При этом 48 % опрошенных придерживались эволюционных воззрений, а 39 % – или креационизма, или теории разумного замысла, и 13 % затруднились с ответом. Более 40 % опрошенных заявили, что в школе на уроках биологии необходимо преподавать или креационизм, или теорию разумного замысла. Эти данные не сильно отличаются от американской статистики. В некоторых школах Великобритании теорию разумного замысла и вправду преподают на уроках биологии как альтернативу эволюции, а в США это запрещено на законодательном уровне. В континентальной Европе евангелическое христианство завоевывает все более сильные позиции, с Ближнего Востока распространяется мусульманский фундаментализм, а креационизм идет за ними следом. Сейчас, когда я пишу эти строки, турецкие биологи у себя в стране дают арьергардный бой громогласным и щедро финансируемым креационистам. И наконец, факт, который нельзя воспринять иначе как горькую иронию судьбы: креационисты создали себе оплот даже на островах Галапагосского архипелага. На тех самых островах, которые символизируют суть эволюции и когда-то вдохновили Дарвина, школа адвентистов седьмого дня беспрепятственно распространяет учение о креационизме среди детей всех вероисповеданий.

Помимо конфликта с фундаменталистской религией эволюция вызывает сильнейшее непонимание и путаницу. Это происходит по той простой причине, что широкая публика не знает о существовании весомых и разнообразных доказательств эволюции. Несомненно, какая-то часть публики просто не интересуется ими. Но проблема шире, чем кажется: речь идет о недостатке информации. Даже среди моих коллег-биологов и то многие незнакомы с многочисленными доказательствами эволюции, а большинство моих студентов, которые, казалось бы, должны были изучать эволюцию на школьных уроках биологии, приходят ко мне на лекции, практически ничего не зная об основополагающей биологической теории, краеугольном камне всей научной дисциплины. Массовая пресса, которая широко освещает и креационизм, и теорию разумного замысла, публикует очень мало материалов о том, почему ученые признают эволюцию. Немудрено, что из-за этого великое множество людей подпадают под влияние креационистских рассуждений с их ложным истолкованием дарвинизма.

Хотя Чарльз Дарвин был первым, кто собрал и предъявил миру доказательства эволюционной теории, за прошедшее время его последователи открыли целую череду новых примеров, убедительно показывающих эволюцию в действии. Мы наблюдаем, как биологические виды расщепляются на два новых, и находим все новые подтверждения таким же изменениям, имевшим место в прошлом: динозавры отращивали перья, рыбы обзаводились конечностями, рептилии превращались в млекопитающих. В этой книге я объединил находки многих направлений современной науки – генетики, палеонтологии, геологии, молекулярной биологии, анатомии и биологии развития, которые демонстрируют «неизгладимый след» того процесса, который впервые был открыт Дарвином. Из этой книги читатель узнает, чем эволюция является, а чем нет и как проверить подлинность теории, воспламенившей столько умов.

Вы убедитесь, что хотя для признания огромной роли эволюции и вправду требуется сильно изменить свое мышление и мировоззрение, однако это вовсе не приводит к кошмарным последствиям, которыми креационисты любят пугать публику, отвращая ее от дарвинизма. Приняв эволюцию, вы не станете отчаянным нигилистом и не потеряете цель и смысл жизни. Вы не превратитесь в аморальное чудовище, Сталина или Гитлера, и не заразитесь атеизмом, потому что свободные от предрассудков верующие всегда находили способ принять достижения науки. На самом деле способность понять эволюционный процесс, несомненно, расширяет и углубляет понимание мира и нашего места в нем. Истина – то, что вы, подобно львам, секвойям и лягушкам, все появились благодаря тому, что один ген постепенно сменялся другим, с каждым шагом получая крохотное эволюционное преимущество – куда больше греет душу, нежели миф о том, что мы будто бы внезапно явились на свет из ниоткуда. Как это часто бывает, лучше всех нужную мысль сформулировал Дарвин:

Когда я рассматриваю все существа не как результаты отдельных актов творения, а как прямых потомков немногих существ, живших задолго до отложения первых пластов кембрийской системы, они облагораживаются в моих глазах.

Глава 1
Что такое эволюция?

У теории эволюции есть любопытная особенность: каждый считает, будто понимает ее.

Жак Моно

Если и существует некая истина, касающаяся природы, то заключается она в том, что все растения и животные, похоже, мудро и как нельзя лучше приспособлены каждый к своей жизни. Кальмар и камбала умеют менять цвет, чтобы слиться с окружающей средой и стать незаметными как для своих жертв, так и для хищников. Летучие мыши используют эхолокацию, которая позволяет им охотиться на насекомых по ночам. Колибри умеют зависать в полете и мгновенно менять положение тела, гораздо проворнее любого вертолета, созданного руками человека, и вдобавок наделены длинным языком, благодаря которому могут пить нектар из глубоких венчиков цветов. Да и сами цветы, как и колибри, тоже как будто созданы очень продуманно – так, чтобы колибри способствовали их размножению. Ведь, пока колибри пьет нектар, цветок облепляет ее клюв своей пыльцой, чтобы птица перенесла ее на соседний цветок и тем оплодотворила его. Природа похожа на хорошо смазанный и слаженно действующий механизм, в котором каждый вид играет роль шестеренки в сложной зубчатой передаче.

На что все это указывает? На то, что здесь просматривается рука главного механика. Самое известное высказывание на эту тему принадлежит английскому философу XVIII в. Уильяму Пейли. Как он выразился, если мы находим на земле часы, то сразу признаем в них работу часовщика. Точно так же и существование в природе отменно приспособленных к жизни организмов и их тонкое устройство, несомненно, указывают на то, что их создал разумный небесный творец – Господь Бог. Давайте обратимся к изречению Пейли, одному из самых известных в истории философии:

Начав рассматривать часы, мы понимаем… что они собраны из разрозненных частей с некоторой целью, т. е. сделаны и устроены так, чтобы порождать движение, а движение это, в свою очередь, отрегулировано таким образом, чтобы указывать, который час; и, если бы различные детали часов были изготовлены не так, а иначе, и были бы не того, а иного размера, или были бы собраны в ином порядке, а не в том, в котором они собраны, то часы или не ходили бы совсем, или не отвечали бы задаче, которую они выполняют в их нынешнем виде… Каждый признак изначального замысла, каждое проявление продуманности приспособления, какое являют эти часы, видим мы и в творениях природы; отличие природы лишь в том, что она огромнее и разнообразнее, и размах ее превосходит всякое постижение.

Аргумент, который Пейли изложил столь красноречиво, был одновременно и здравомыслящим, и очень древним. Когда Пейли и его соратники, сторонники естественной теологии, описывали растения и животных, то верили, будто каталогизируют Божье величие и мастерство, явленные в столь продуманных творениях природы.

Что касается Дарвина, то он поднял вопрос о божественном замысле в 1859 г. и быстро его разрешил:

Как достигли такого совершенства изумительные адаптации одной части организации к другой и к условиям жизни или одного органического существа к другому? Мы видим эти прекрасные коадаптации особенно ясно у дятла и омелы и только несколько менее очевидно – в жалком паразите, прицепившемся к шерсти четвероногого или к перьям птицы; в строении жука, ныряющего под воду; в летучке семени, подхватываемой дуновением ветерка; словом, мы видим эти прекрасные адаптации всюду и в любой части органического мира.

На вопрос о головоломке с продуманным планом творения у Дарвина нашелся свой ответ. Увлеченный натуралист, который изначально готовился стать священником в Кембриджском университете (где, по иронии судьбы, занимал жилье, ранее принадлежавшее Уильяму Пейли), Дарвин отлично знал, как соблазнительны могут быть аргументы наподобие приведенных Пейли. Чем больше узнаешь о растениях и животных, тем больше поражаешься, как все они отлично и всесторонне приспособлены для своего образа жизни. Что может быть естественнее, чем заключить, будто это соответствие – результат осознанного замысла? Тем не менее Дарвин видел дальше очевидного и выдвинул две идеи, которые навеки опровергли идею высшего замысла (и подкрепил их разнообразными доказательствами). Этими идеями были эволюция и естественный отбор. Дарвин был не первым, кого посетила мысль об эволюции, – у него было несколько предшественников, включая и его деда Эразма Дарвина, и все они придерживались идеи о постепенном развитии жизни. Однако Дарвин пошел дальше предшественников: он стал первым, кто использовал наглядные примеры, почерпнутые у природы, чтобы убедить публику в существовании эволюции. Дарвиновская идея естественного отбора была совершенно новаторской. Гениальность Дарвина подтверждает и тот простой факт, что идея о естественной теологии, которую большинство образованных людей на Западе до 1859 г. принимало безоговорочно, была побеждена всего за несколько лет после публикации одной-единственной книги в пятьсот страниц. Эта книга под названием «Происхождение видов» перевела тайну разнообразия жизненных форм из области мифологии в область науки.

Что же такое «дарвинизм»?¹ Эту простую и замечательно стройную теорию, теорию эволюции, движимой естественным отбором, так часто неправильно понимали, а то и намеренно искажали, что, право же, имеет смысл остановиться и изложить ее основные постулаты и идеи. Мы еще неоднократно будем к ним возвращаться, обсуждая доказательство каждого из них.

Сущность современной теории эволюции очень проста. Ее легко можно свести к одной, хотя и довольно длинной, фразе: жизнь на Земле развивалась постепенно, начавшись с одного примитивного биологического вида (возможно, самовоспроизводящейся молекулы), который жил более 3,5 млрд лет назад⁴; затем этот биологический вид мало-помалу разветвился, породив множество новых видов, а механизмом почти всех (но не абсолютно всех) эволюционных изменений служил естественный отбор.

Сформулировав это утверждение, понимаешь, что на деле теория эволюции покоится на шести столпах: изменчивости, градуализме, видообразовании, общем происхождении, естественном отборе и дрейфе генов. Давайте разберемся, что означает каждая из шести составляющих.

Первая – это сама идея изменчивости. Она просто означает, что с течением времени биологические виды подвергаются генетическим изменениям. Иными словами, за многие поколения биологический вид может развиться в нечто совершенно иное, и эти различия основаны на изменениях в ДНК, которые порождаются мутациями. Современных видов животных и растений раньше не было, но они происходят от видов, которые существовали до них. Так, например, люди происходят от обезьяноподобных существ, которые тем не менее не идентичны современным обезьянам.

Хотя все биологические виды эволюционируют, каждый делает это с присущей ему скоростью. Некоторые виды, например дерево гинкго или членистоногое мечехвост, за прошедшие миллионы лет почти не изменились. Теория эволюции не предсказала, что все биологические виды будут непрерывно развиваться, не спрогнозировала она и темп, в котором будут происходить перемены. Их скорость зависит от эволюционного давления, которое испытывают те или иные виды. Такие группы, как киты или люди, развивались очень быстро, а латимерии из группы кистепёрых рыб выглядят почти так же, как их далекие предки миллионы лет назад.

Вторая часть эволюционной теории – это идея градуализма. На то, чтобы осуществить значительный эволюционный шаг, требуется много поколений: например, на такую перемену, как превращение рептилий в птиц. Появление каких-то новых черт, например зубов и челюстей, которыми млекопитающие отличаются от рептилий, не происходит за одно или несколько поколений, обычно их требуется сотни, тысячи или миллионы. Правда, некоторые изменения происходят очень быстро. У популяций бактерий смена одного поколения другим происходит с огромной скоростью, иногда всего за 20 минут. Это означает, что такие биологические виды способны эволюционировать за короткий срок, что и становится причиной ужасающе быстрого повышения устойчивости к лекарственным средствам у болезнетворных бактерий и вирусов. Кроме того, есть множество примеров эволюционных изменений, которые происходят в сроки, сравнимые с продолжительностью человеческой жизни. Но если мы говорим о действительно глобальных эволюционных изменениях, то речь идет обычно о переменах, занимающих тысячи лет. Однако градуализм не означает, что каждый вид развивается в равномерном темпе. Точно так же, как различные виды отличаются друг от друга скоростью эволюционных изменений, так и у каждого отдельно взятого вида эволюционные процессы то ускоряются, то замедляются в зависимости от степени эволюционного давления. Например, когда животное или растение заселяет новую среду обитания, естественный отбор усиливается, и эволюционные изменения происходят быстрее. Как только вид адаптируется к новым условиям среды, эволюция обычно замедляется.

Следующие две составляющие теории, по сути, две стороны одной монеты. Примечательно, что хотя биологических видов очень много, но всех нас – вас, меня, слона, комнатный кактус – объединяют некие основные общие черты. В их числе и биохимические механизмы, с помощью которых мы производим энергию, наш стандартный четырехбуквенный код ДНК и то, как этот код прочитывается и преобразуется в белки. Это показывает, что все мы происходим от одного-единственного общего предка, который был наделен этими чертами и передал их своим потомкам. Но если бы эволюция означала только постепенные генетические изменения внутри биологического вида, то на сегодняшний день у нас был бы только один биологический вид – высокоразвитый потомок самого первого вида. Однако современный мир населен великим разнообразием биологических видов: сейчас на планете их значительно больше десяти миллионов, и вдобавок нам известно не менее четверти миллиона ископаемых. Жизнь разнообразна. Как же такое разнообразие могло возникнуть из одной формы-прародителя? Тут на помощь приходит третья идея эволюционной теории: идея разделения видов или, точнее, видообразования.

Посмотрите на рис. 1, на котором показан образец эволюционной ветви, иллюстрирующий отношения между птицами и рептилиями. Эту схему мы все видели неоднократно, но давайте присмотримся к ней повнимательнее, чтобы понять, что же она на самом деле означает. Что произошло, когда, например, точка X разделилась на ветви, которые ведут, с одной стороны, к современным рептилиям, таким как ящерицы и змеи, а с другой – к современным птицам и их сородичам динозаврам? Точка X представляет собой единственный биологический вид, общего предка – древнюю рептилию, и вид этот разделился на две ветви видов-потомков. Одна из ветвей видов-потомков бодро двинулась своим путем, попутно неоднократно разделившись и породив динозавров и современных птиц. Развитие второй ветви пошло другим путем, породив большинство современных рептилий. Общего предка X зачастую называют недостающим звеном между произошедшими от него группами. И если вы проследите происхождение птиц и современных рептилий в обратном порядке, то доберетесь до точки их пересечения и установите их генеалогическую связь. Здесь есть и сравнительно недавнее недостающее звено: точка Y – биологический вид, который был общим предком двуногих плотоядных динозавров наподобие тираннозавра, Tyrannosaurus rex (вымерших в настоящее время), и современных птиц. Но, хотя общие предки уже давно покинули наш мир и практически невозможно в качестве доказательства обнаружить их ископаемые останки (ведь это был лишь один вид из тысяч, входящих в палеонтологическую летопись), иногда удается обнаружить близкородственные им ископаемые виды, наделенные чертами, указывающими на общих предков. Например, в следующей главе вы узнаете о «пернатых динозаврах», которые доказывают существование точки Y.

Что произошло, когда предок Х разделился на два разных биологических вида? На самом деле ничего особенного. Как вы убедитесь позже, разделение всего лишь означает, что дальше происходит эволюция отличающихся друг от друга групп, которые не способны скрещиваться, т. е. не могут обмениваться генами. Если бы мы смогли оказаться рядом в нужный момент и пронаблюдать, каким образом происходит разделение одного вида на два, то просто увидели бы, как у двух популяций одного и того же вида рептилий, которые, возможно, обитали в разных местах, постепенно возникают небольшие отличия. С течением времени эти отличия становились заметнее, и в конечном итоге у двух популяций возникли кардинальные различия, которые препятствовали скрещиванию. (Это может происходить несколькими путями: например, представители одного вида перестают воспринимать представителей другого как привлекательных брачных партнеров или же, если они и спариваются, потомство оказывается бесплодным. Что касается растительного царства, то у представителей разных видов могут различаться опылители или не совпадать сроки цветения, а это препятствует межвидовому оплодотворению.)

Миллионы лет спустя, после того как разделение видов повторялось еще много раз, один из потомков динозавров (точка пересечения Y) разделился еще на два вида. Один из этих видов в конечном итоге породил всех двуногих плотоядных динозавров, а другой – всех современных птиц. Это решающее событие в истории эволюции – появление предка всех птиц – в тот момент вовсе не казалось таким судьбоносным. Окажись мы в далеком прошлом в то самое время, мы бы вовсе не увидели, как по небу внезапно полетели крылатые пернатые создания, произошедшие от рептилий. Мы бы просто отметили, что существуют две слегка отличающиеся между собой популяции одного и того же динозавра, и, возможно, отличия между ними были бы не сильнее, чем между людьми из разных современных популяций. Все принципиально важные изменения произошли тысячи лет спустя после разделения, когда отбор подействовал на одну из эволюционных ветвей, чтобы породить способность летать, а на другую – чтобы образовались черты двуногих динозавров. И лишь сейчас, уже ретроспективно заглядывая в прошлое, удается установить, что вид Y является общим предком Tyrannosaurus rex и птиц. Такие эволюционные изменения происходили очень медленно, а мгновенными они кажутся, только когда мы выстраиваем хронологическую последовательность потомков этих расходящихся ветвей эволюции.

Однако биологические виды далеко не всегда разделяются. Далее мы убедимся: произойдет разделение или нет, зависит от того, позволяют ли популяциям обстоятельства развить в себе достаточно отличий, которые бы помешали дальнейшему скрещиванию. Подавляющее большинство видов (более 99 %) вымирает, не оставляя никаких потомков. Другие, например дерево гинкго, живут миллионы лет, и от них не происходят новые виды. Видообразование происходит не слишком часто. Однако каждый раз, когда какой-либо вид разделяется, удваивается возможность для видообразования в будущем, поэтому количество видов может расти в геометрической прогрессии. Хотя видообразование идет медленно, но на протяжении длинных отрезков истории оно случается достаточно часто, чтобы им можно было объяснить поразительное разнообразие современного животного и растительного мира.

Дарвин придавал происхождению видов такое большое значение, что вынес его в заглавие своей самой знаменитой книги. Книги, в которой приводятся убедительные доказательства в пользу видообразования. Единственная диаграмма в «Происхождении видов» – это гипотетическое филогенетическое древо жизни⁵, напоминающее наш рис. 1. Однако позже выяснилось, что Дарвин на самом деле не смог объяснить, как именно возникают новые виды, потому что не располагал необходимыми познаниями в генетике и, следовательно, не понимал, что объяснить это можно только появлением преграды для обмена генами. По-настоящему разобраться, как происходит видообразование, удалось лишь в 1930-е гг. О генетике, исследованиями в области которой занимаюсь я сам, подробный рассказ пойдет в главе 7.

Само собой разумеется, что если схема развития жизни имеет древовидную форму, где все виды ответвляются от общего ствола, то можно найти исходную точку для каждой пары веточек (современных видов), проследив их от кончика к основанию, до момента их слияния в одну общую ветвь. Точка пересечения, как мы уже убедились благодаря рис. 1, – это общий предок. Если жизнь началась с одного биологического вида и затем, разветвляясь, разделилась на миллионы видов-потомков, из этого логически следует, что у каждых двух видов где-то в прошлом есть общий предок.

Если виды состоят в близком родстве, то у них, как и у людей – близких родственников, общий предок имеется где-то в сравнительно недалеком прошлом. У видов, состоящих в дальнем родстве, общих предков следует искать в далеком прошлом. Таким образом, идея происхождения от общих предков, четвертый постулат дарвинизма, представляет собой оборотную сторону видообразования. Что это означает? То, что мы всегда можем заглянуть в прошлое, используя или секвенирование ДНК, или ископаемые останки, и выяснить, где именно сливаются эволюционные ветви.

Рассмотрим для примера одно эволюционное древо, а именно позвоночных (рис. 2). На этой схеме я обозначил некоторые признаки, с помощью которых биологи прослеживают эволюционные взаимосвязи. Начнем с того, что у рыб, амфибий, млекопитающих и рептилий есть общая черта – наличие позвоночника, они «позвоночные», следовательно, у всех у них есть некий общий предок, также имевший позвоночник. Однако зародыши рептилий и млекопитающих отличаются от других позвоночных (рыб и амфибий) наличием «амниотического мешка»: их эмбрион окружен водной оболочкой, именуемой амнионом. Значит, между рептилиями и млекопитающими родство ближе, и, следовательно, у них должен быть более недавний общий предок, тоже обладавший амниотическим мешком. Но и в этой группе есть две подгруппы: виды, наделенные волосяным покровом, теплокровные и производящие молоко (т. е. млекопитающие), и холоднокровные, с чешуей, откладывающие водонепроницаемые яйца (рептилии). Как и все виды, они формируют «древовидную иерархию», т. е. большие группы видов, чьи представители объединены рядом сходных черт, разделяются на подгруппы поменьше, между которыми еще больше общих черт, и т. д. вплоть до видов, у которых, как, например, у гризли и черных медведей, почти все черты общие⁶.

Вообще говоря, древовидная иерархия форм жизни была открыта задолго до Дарвина. Начиная со шведского ботаника Карла Линнея в 1735 г., биологи классифицировали животных и растения и постоянно убеждались, что сталкиваются с некой «естественной классификацией». Поразительно, что разные биологи создавали почти одинаковые классификации. Такое сходство совпадением не объяснишь. Эти классификации были не субъективными построениями, основанными на присущем человеку стремлении все разложить по полочкам; нет, они убедительно сообщали о каких-то важных и основополагающих принципах природы. Однако никто до Дарвина не мог разобраться, о каких именно, и лишь Дарвин сумел показать, что древовидная структура жизни и есть именно то, что определяется эволюцией. Чем ближе общий предок у живых существ, тем больше у них оказывается общих черт, в то время как между видами, чей общий предок находится в далеком прошлом, сходства значительно меньше. Такая «естественная» классификация сама по себе служит веским доказательством эволюции.

Почему? Потому что, попытайся мы расставить по порядку какие-то объекты, на которые не повлиял эволюционный процесс расщепления видов и передачи признаков по наследству, мы не увидим никакой древовидной структуры. Возьмем, например, картонную книжечку – упаковку спичек (я когда-то коллекционировал такие упаковки). Они сами собой не складываются в естественную классификацию, в отличие от биологических видов. Например, коробки спичек можно рассортировать по размеру, а потом кучки, собранные по размеру, еще раз рассортировать уже по странам, а кучки английских или французских упаковок – по цвету внутри каждой кучки и т. д. А можно, наоборот, начать классификацию по тому, реклама какого товара изображена на коробке, и затем уже рассортировать полученные группки по цвету, а цветные кучки по дате производства. Есть много вариантов сортировки коллекции, и каждый коллекционер классифицирует по-своему – договоренности о единой системе классификации у коллекционеров спичечных коробков нет. Так получается потому, что дизайн любой коробки не появился естественным, природным путем, а был придуман и разработан человеком. Виды спичечных коробков не развивались по эволюционному принципу один из другого.

Пример со спичечными коробками хорошо иллюстрирует то, какие категории живых существ можно было бы ожидать, исходя из креационистской концепции жизни. В креационистской классификации у организмов не было бы общих предков. Все живые существа представали бы как результат мгновенного акта творения – акта, в ходе которого появилось множество форм, созданных с нуля так, что они изначально приспособлены к окружающей среде. Если бы мы опирались на этот сценарий, не стоило бы рассчитывать, что биологические виды будут выстраиваться в древовидную иерархию форм, которую признают все биологи².

На протяжении долгого времени, даже каких-то лет тридцать назад, биологи, чтобы реконструировать происхождение ныне существующего биологического вида, опирались на видимые черты, в частности на анатомию и способ воспроизведения потомства. Они исходили из резонного допущения, что у организмов со схожими чертами и гены должны быть схожими, а потому они находятся в более близком родстве. Но теперь в нашем распоряжении новый, надежный и независимый способ установить родство: мы можем исследовать сами гены. С помощью секвенирования ДНК разных биологических видов и их сравнения мы в силах восстановить эволюционное родство между видами. Опора здесь опять-таки на резонное предположение, что виды, у которых нуклеотидные последовательности ДНК более схожи, состоят в более близком родстве, а их общие предки обнаруживаются в недалеком прошлом. Молекулярные методы исследования не слишком повлияли на облик эволюционного древа, составленного в домолекулярную эпоху: внешние признаки организмов и последовательности нуклеотидов их ДНК обычно позволяли сделать одинаковые выводы об их эволюционных связях.

Идея общего предка неизбежно приводит к впечатляющим прогнозам относительно эволюции, которые можно проверить научным путем. Если мы, опираясь на общие внешние признаки и нуклеотидные последовательности ДНК, убедились, что птицы и рептилии объединяются в одну группу, то можем с уверенностью прогнозировать, что в палеонтологической летописи наверняка найдем общих предков птиц и рептилий. Такие прогнозы обычно сбывались и тем являли самые весомые доказательства эволюции. Ряд примеров обнаружения общих предков будет приведен в следующей главе.

Пятым столпом эволюционной теории служит идея, которую Дарвин считал своим величайшим интеллектуальным достижением, а именно естественный отбор. Идея естественного отбора принадлежала не только Дарвину – почти одновременно с ним такую же идею выдвинул натуралист Альфред Уоллес, и это один из знаменитейших и ярчайших примеров синхронного открытия в истории науки. Однако честь открытия все равно в большей степени принадлежит Дарвину, потому что в «Происхождении видов» он разработал и описал ее очень подробно, привел множество доказательств в пользу этой идеи и проанализировал ее последствия.

Однако естественный отбор – не только одно из величайших открытий в науке и краеугольный камень дарвиновской теории. Теорию Дарвина в свое время сочли революционной, а идея естественного отбора взбудоражила многие умы и до сих пор возмущает публику. Естественный отбор – открытие одновременно и революционное, и будоражащее: он объясняет явные закономерности в природе исключительно материалистическим процессом, для которого не требуется акт творения или руководство высших сил.

Сама по себе идея естественного отбора очень проста. Если особи внутри какого-то биологического вида генетически отличаются друг от друга и какие-то из этих особенностей влияют на выживание и размножение в среде обитания, то в следующем поколении «хорошие» гены, повышающие шансы на выживание и размножение, количественно будут преобладать над «плохими». Со временем популяция все лучше и лучше приспособится к среде обитания за счет соответствующих полезных мутаций, которые распространятся в популяции, а вредоносные мутации исчезнут. В итоге этот процесс породит организмы, которые хорошо приспособлены к своей среде обитания и образу жизни.

Приведу простой и наглядный пример. Шерстистый мамонт, который населял северные части Евразии и Северной Америки, был приспособлен к холодному климату благодаря своей косматой теплой шубе (в вечной мерзлоте тундры были обнаружены экземпляры мамонтов хорошей сохранности, доказывающие этот факт)³. Возможно, мамонты произошли от предков, у которых волосяной покров был более скудным, как у современных слонов. Мутации предкового вида привели к тому, что некоторые особи мамонтов (так бывает и среди людей) оказались шерстистее остальных. Когда климат стал холоднее или вид переселился и распространился на северные регионы, мамонты с более выраженным волосяным покровом оказались лучше приспособлены к новым условиям и оставили больше потомства, чем их менее шерстистые собратья. Таким образом, количество генов, отвечающих за более плотный волосяной покров, умножилось, и в следующем поколении средний мамонт обладал более плотной и густой шерстью, чем в предыдущем. Предположим, что этот процесс продолжается еще несколько тысяч поколений, тогда бесшерстого мамонта сменит косматый. И если многие отличительные признаки влияют на сопротивляемость холоду (например, размер тела, толщина жировой прослойки и т. п.), эти признаки тоже изменятся.

Процесс удивительно прост. Для него нужно лишь одно: чтобы представители биологического вида генетически различались по своей способности к выживанию и размножению в среде обитания. При таком условии естественный отбор и эволюция неизбежны. Как вы убедитесь, этому условию соответствуют все биологические виды, которых когда-либо изучала наука. И поскольку приспособленность особи к среде обитания зависит от такого количества признаков, то естественный отбор с течением времени способен вылепить животное или растение, которое будет казаться продуманно сконструированным.

Однако важно понимать, что организмы, выкованные в результате естественного отбора, сильно отличаются от тех воображаемых особей, которые могли бы появиться благодаря акту предумышленного творения. Естественный отбор – не божественный творец, не искусный конструктор, он больше похож на ремесленника. Естественный отбор не создает идеальный организм, начав, подобно конструктору или дизайнеру, с эскиза. Он делает лучшее, что возможно, из имеющегося материала, латает и паяет уязвимые места. Мутации, которые ведут к идеальной конструкции, могут вообще не появиться, потому что они слишком редки. Африканский носорог, снабженный парой симметричных рогов, возможно, был лучше приспособлен для обороны от врагов и сражений с себе подобными, чем индийский, у которого рог всего один (и, кстати, это не рога, а спрессованная шерсть)⁷. Но у индийских носорогов мутация, отвечающая за появление двух рогов, вероятно, просто не появилась. Однако один рог лучше полного их отсутствия, и индийский носорог лучше приспособлен к жизни, чем его безрогий предок, но случайности генетической истории могли привести к более чем несовершенным конструкциям. И, разумеется, каждый раз, когда какое-то растение или животное гибнет или поражается паразитом, это говорит о неспособности адаптироваться. То же самое касается и всех случаев с вымершими животными и растениями, а таких в истории животного и растительного царства 99 %, т. е. выжил и адаптировался лишь 1 % из когда-либо существовавших организмов. (Кстати, этот факт представляет собой гигантский камень преткновения для всех теорий разумного замысла. Как-то неразумно выглядит – создать миллионы биологических видов, обреченных на вымирание, а затем заменить их другими, похожими, которые со временем тоже вымрут. Между тем сторонники теории разумного замысла и божественного творения исправно обходят этот вопрос стороной.)

Естественный отбор также должен влиять на облик и строение организма в целом, которые представляют собой компромисс между различными адаптивными особенностями. Самки морской черепахи выкапывают норы на пляже при помощи ласт, это дело долгое, мучительное и тяжелое, которое к тому же подвергает черепашьи яйца опасности стать жертвами хищников. Казалось бы, если бы ласты у черепах были лучше приспособлены к копанию, то и норы бы получалось выкопать быстрее, но тогда черепахи бы хуже и медленнее плавали. Божественный творец снабдил бы черепах дополнительной парой конечностей с выдвигающимися придатками, похожими на лопаты, но черепахи, как и все рептилии, составляют часть эволюционного плана, в котором конечностей им не полагается больше четырех.

Эволюция живых организмов зависит не только от милости случая в лотерее мутаций, она определяется еще и предыдущим развитием и эволюционной историей вида. Мутация – это изменение черт, которые уже существуют; она практически никогда не создает какую-то совершенно новую черту. Это означает, что эволюция должна создавать новые виды, опираясь на облик и строение их предков. Эволюция чем-то похожа на архитектора, который не может создать конструкцию с нуля, но должен сооружать каждое очередное здание, адаптируя то, которое существовало раньше, и при этом постоянно сохранять его пригодным для жилья. Это и приводит к некоторым компромиссным решениям. Например, мы, мужчины, были бы лучше приспособлены к жизни, если бы наши яички с самого начала формировались вне тела, где температура ниже и условия для сохранности спермы более благоприятные⁴. Однако яички начинают формироваться в брюшной полости. Когда зародыш достигает возраста 6–7 месяцев, яички опускаются в мошонку через два особых канала, именуемых паховыми, тем самым отдаляясь от способного вызвать повреждения тепла, испускаемого телом зародыша. Эти каналы являются слабым местом брюшной стенки, откуда и возникает опасность образования паховой грыжи. Такая грыжа представляет серьезную угрозу здоровью, она может вызвать кишечную непроходимость и иногда, если не будет произведено хирургическое вмешательство, приводит к смертельному исходу. Создавай нас божественный и разумный творец, разве он подстроил бы зародышу такую мучительную историю с опусканием яичек? Но нам никуда от нее не деться, потому что мы унаследовали свою программу развития яичек от рыбообразных предков, у которых гонады развивались и оставались внутри брюшной полости. Поэтому развитие яичек у нас начинается как у рыб, а опускание яичек развилось как неуклюжее добавление на более позднем этапе эволюции.

Как видите, естественный отбор не стремится к совершенству и идеалу, он лишь улучшает то, что уже было. Естественный отбор создает не «самое приспособленное», а «лучше приспособленное». И, хотя отбор может показаться сознательным и продуманным конструированием, конструкции его зачастую очень несовершенны. По иронии судьбы, именно эти несовершенства и оказываются важными доказательствами эволюции, как вы убедитесь в главе 3.

Тут мы плавно подходим к последней из шести составляющих эволюционной теории: помимо естественного отбора есть другие процессы, которые могут вызвать эволюционные изменения – дрейф генов⁸. Самое важное здесь – простые случайные вариации в частоте встречаемости генов, вызванные тем фактом, что у разных семей разное количество потомков. Это ведет к эволюционным изменениям, которые, будучи случайными, не имеют ничего общего с адаптацией. Однако, похоже, этот процесс совсем незначительно влияет на важные эволюционные изменения, поскольку он лишен формирующей силы естественного отбора. Естественный отбор остается единственным процессом, способным породить адаптацию. Так или иначе, в главе 5 вы убедитесь, что дрейф генов способен сыграть эволюционную роль в небольших популяциях и, возможно, объясняет некоторые неадаптивные изменения в ДНК.

Итак, вот шесть частей эволюционной теории⁵. Некоторые из них тесно связаны между собой. Например, если видообразование действительно существует, то наверняка существуют и общие предки. В то же время некоторые части эволюционной теории независимы от других. Например, эволюция может иметь место, но ей не обязательно происходить постепенно. Мутационисты в начале ХХ в. полагали, что биологический вид может почти мгновенно породить совершенно иной вид за счет единичной чудовищной мутации. Так, известный зоолог-эволюционист Рихард Гольдшмидт некогда заявил, что первое пернатое существо – первая птица – должно было вылупиться из яйца, снесенного рептилией. Подобные утверждения можно проверить. Мутационизм утверждает, что из старых групп мгновенно возникают новые, без переходных форм, представленных в палеонтологических летописях. Однако по ископаемым останкам видно, что эволюция работает по-другому. Так или иначе, это показывает, что разные пласты дарвинизма могут подвергаться проверке независимо друг от друга.

Другой вариант: возможно, эволюция действительно существует, но причиной ее служит не естественный отбор, а нечто иное. Например, многие биологи некогда были уверены, что эволюцию вызвала таинственная телеологическая сила: считалось, что у живых организмов есть «внутренний импульс», который побудил биологические виды меняться в предопределенном направлении. Так, например, утверждалось, что подобный импульс привел к появлению больших клыков у саблезубых тигров. Клыки у них все увеличивались и увеличивались, независимо от их практической пользы; дело кончилось тем, что тигры утратили способность закрывать пасть и весь этот биологический вид вымер от голода. Сейчас мы уже знаем, что доказательства существования телеологических сил отсутствуют и саблезубые тигры на самом деле вовсе не вымерли от голода, но счастливо жили-поживали миллионы лет со своими неимоверно огромными клыками, прежде чем вымерли по совершенно иным причинам. Тем не менее тот факт, что эволюция может вызываться различными причинами, был одним из доводов, который заставил биологов принять эту идею за много десятилетий до того, как они признали существование естественного отбора.

Таковы основные положения эволюционной теории. Но есть некий немаловажный вопрос, который задается очень часто: «Но ведь эволюция всего лишь теория?» В 1980 г., выступая перед группой техасских евангелистов, кандидат в президенты Рональд Рейган охарактеризовал эволюцию следующим образом: «Да, это теория. Это всего лишь научная теория, и в последнее время в научных кругах ее активно оспаривают, и далеко не все ученые верят, что она настолько безупречна, как принято было верить раньше».

Ключевые слова в этой тираде – всего лишь. Подразумевается, что в теории есть нечто не совсем правильное: теория всего лишь рассуждение, допущение, и, по всей вероятности, ошибочное. И впрямь, расхожий, разговорный смысл слова «теория» – это «догадка», «предположение», как, например, во фразе: «У меня насчет них такая теория: Фред просто втюрился в Сьюзан» или «Ну, он просто теоретизирует, ничего серьезного». Но в науке слово «теория» означает нечто совершенно иное и подразумевает намного бо́льшую степень уверенности и твердости, чем представление о «просто догадке».

Согласно Оксфордскому словарю английского языка (Oxford English Dictionary), научная теория – это «утверждение, формулирующее общие законы, принципы или причины наблюдаемых или известных явлений». Таким образом, мы можем говорить о теории гравитации как об утверждении, что все объекты, имеющие массу, притягивают друг друга на основании строгого уравнения, включающего расстояние между ними. Или мы говорим о теории относительности, которая делает конкретные утверждения о скорости света и искривлении времени-пространства.

Здесь мне хотелось бы подчеркнуть два пункта. Во-первых, в науке теория – нечто неизмеримо большее, чем просто предположение об устройстве чего-либо: это продуманная и обоснованная группа утверждений, призванных объяснить факты реального мира. Атомная теория не просто утверждает, что атомы существуют; она объясняет, как атомы взаимодействуют друг с другом, образуют соединения и как они ведут себя в химических реакциях. Точно так же и теория эволюции являет собой нечто большее, чем просто утверждение «эволюция имела место»: это развернутый и подробно аргументированный набор принципов (шесть главных я описал выше), объясняющих, как и почему происходит эволюция.

Это подводит нас ко второму важному пункту. Итак, во-вторых, чтобы теорию сочли научной, она должна поддаваться проверке и делать достоверные прогнозы. Иными словами, у нас должна быть возможность проводить какие-то наблюдения в реальном мире, которые или подтвердят, или опровергнут эту теорию. Бывшая поначалу умозрительной атомная теория приобретала все большую достоверность по мере накопления данных из области химии, подтверждавших реальность атомов. Хотя мы и не могли увидеть атомы до того, как в 1981 г. был изобретен сканирующий зондовый микроскоп (и под микроскопом они действительно были похожи на крошечные шарики, как мы и представляли), ученые были твердо уверены в существовании атомов задолго до изобретения такого микроскопа. Сходным образом хорошая теория прогнозирует то, что мы увидим, если пристальнее всмотримся в природу. И, если эти прогнозы сбываются, они придают нам уверенности в справедливости теории. Общая теория относительности Эйнштейна, выдвинутая в 1916 г., утверждала, что луч света будет отклоняться от своей траектории при прохождении вблизи крупного небесного тела. (Точнее сказать, гравитация такого тела искривляет пространство-время и таким образом изменяет траекторию пролетающих рядом фотонов.) И действительно, в 1919 г. Артур Эддингтон подтвердил это предположение, показав с помощью наблюдений, сделанных во время солнечного затмения, что лучи света, идущие от далеких звезд, отклоняются, проходя мимо Солнца, из-за чего изменяется видимое положение звезд. Только когда теория Эйнштейна получила практическое подтверждение, широкая публика приняла ее.

Поскольку теорию начинают воспринимать как «истину», только когда ее утверждения и прогнозы подкрепляются новыми и новыми доказательствами, то невозможно определить, в какой именно момент научная теория превращается в научный факт. Теория превращается в факт или в «истину», когда в ее пользу накапливается столько доказательств (и весомых контраргументов против нее нет), что практически все разумные люди принимают эту теорию. Сказанное вовсе не означает, будто «истинная» теория никогда не будет опровергнута. Любая научная теория носит предварительный характер и подвержена изменениям в свете новых доказательств. Нет какого-то звоночка, который сигнализирует ученым о том, что они наконец-то добрались до окончательной и неопровержимой истины, объясняющей природные явления. Как вы увидите в дальнейшем, есть вероятность, что со временем, несмотря на тысячи наблюдений, подтверждающих дарвинизм, новые данные вполне могут доказать его ошибочность. По-моему, такая вероятность крайне невелика, но ученые, в отличие от фанатиков, не могут позволить себе преисполнится спеси и самоуверенности насчет того, что считают истиной.

В процессе постепенного превращения в истину, или факт, научную теорию обычно проверяют альтернативными теориями. В конце концов, у любого явления обычно есть несколько объяснений. Ученые стараются сделать ключевые выводы или провести решающие эксперименты, которые позволят сравнить одно объяснение с другим и выяснить, какое ближе к истине. Долгое время считалось, что положение земных массивов суши на протяжении всей истории жизни оставалось неизменным. Но в 1912 г. немецкий геофизик Альфред Вегенер выдвинул альтернативную теорию дрейфа материков и предположил, что за время существования Земли происходило перемещение материков. Изначально на эту теорию его вдохновило наблюдение, что очертания таких континентов, как Южная Америка и Африка, совмещаются друг с другом, словно детали головоломки-пазла. Теория получала все более веские обоснования по мере того, как накапливались доказательства из числа ископаемых и палеонтологических находок. Как оказалось, распространение древних биологических видов позволяет говорить о том, что континенты некогда были объединены. Позже было выдвинуто предположение о тектонике литосферных плит⁹, которая является механизмом движения материков точно так же, как естественный отбор является механизмом эволюции. Согласно этой идее, литосферные плиты «плавают» по поверхности подстилающего их слоя пониженной вязкости в верхней мантии Земли. Несмотря на то, что теорию тектоники плит геологи встретили скептически, ее подвергли разносторонним и пристальным проверкам, в результате чего получили убедительные доказательства, что она верна. В наши дни благодаря системе глобального спутникового позиционирования (GPS) мы даже можем наблюдать, как континенты расходятся со скоростью 6–8 см в год, т. е. примерно со скоростью роста человеческих ногтей. (Кстати, в сочетании с неопровержимыми доказательствами того, что континенты когда-то были единым целым, это опровергает утверждения креационистов, заявлявших, будто бы Земля совсем молода и ей не больше 6000–10 000 лет. Если бы дело было именно так, мы могли бы стоять на западном побережье Испании и видеть верхушки нью-йоркских небоскребов, потому что расстояние между Европой и Америкой не превышало бы и 2 км!)

Когда Дарвин написал «Происхождение видов», большинство западных ученых и почти все остальные были креационистами. Возможно, далеко не все полностью принимали каждую подробность истории сотворения мира, изложенную в Книге Бытия, но большинство считало, что жизнь была создана всемогущим творцом более-менее в том виде, в котором она, не изменяясь, существует и поныне. В «Происхождении видов» Дарвин выдвинул альтернативную гипотезу о развитии, многообразии форм и конструктивных решениях в живой природе. В книге Дарвина многое не только служит доказательством эволюции, но к тому же одновременно опровергает креационизм. Во времена Дарвина доказательства его теории были вескими, но не совсем бесспорными. Таким образом, можно сказать, что, когда Дарвин впервые выдвинул идею эволюции, это была теория (хотя и имевшая прочные основания и подкрепленная доказательствами), но с 1859 г. успела созреть и обрасти прочной броней фактов, поскольку с тех пор новые доказательства эволюции все накапливались и накапливались. Эволюцию до сих пор называют теорией точно так же, как и теорию гравитации, но эта теория одновременно является истиной.

Так как же проверить эволюционную теорию в сопоставлении со все еще не утратившим популярности альтернативным воззрением, утверждающим, что жизнь была сотворена и с тех пор не изменялась? В сущности, есть два вида доказательств. Первый можно получить, используя шесть основных идей дарвинизма для получения прогнозов, которые доступны для проверки. Под прогнозами я не подразумеваю, что дарвинизм способен предсказывать дальнейшее развитие форм жизни на Земле. Скорее, он предсказывает, какие особенности мы обнаружим у ныне живущих или вымерших биологических видов, когда будем их изучать. Вот несколько эволюционных предсказаний:

• Поскольку существуют ископаемые останки древних форм жизни, мы сможем отыскать некоторые доказательства эволюционных изменений в палеонтологической летописи. Самые глубокие и самые древние слои породы будут содержать окаменелые останки примитивных видов, а в более молодых слоях должны встречаться более высокоорганизованные виды, напоминающие современные, которые можно обнаружить в самых недавних отложениях. Мы сможем своими глазами убедиться, как менялись некоторые виды с течением времени, как формировались ветви, показывающие «общность происхождения, сопровождаемую модификацией» (адаптация).

• В палеонтологической летописи мы сможем найти некоторые случаи видообразования, в которых одна линия потомков будет делиться на две и более. Кроме того, мы сможем обнаружить, как в дикой природе формируются новые виды.

• Мы сможем отыскать примеры видов, соединяющих между собой крупные группы, относительно которых ранее уже выдвигались гипотезы об общих предках: например, как в случае с птицами и рептилиями или рыбами и амфибиями. Более того, эти недостающие звенья (точнее будет называть их переходными формами) будут попадаться в тех слоях породы, которые относятся к временам, когда группы предположительно разделились.

• Следует ожидать, что биологические виды продемонстрируют генетическую изменчивость по многим признакам (иначе эволюция была бы невозможна).

• Несовершенство служит признаком эволюции, а не сознательного замысла творца. Следовательно, мы сможем найти такие примеры несовершенной адаптации, в которых эволюции не удалось достигнуть того же уровня совершенства, которого бы достиг божественный творец.

• Мы сможем увидеть естественный отбор в дикой природе.

Помимо этих прогнозов, в пользу дарвинизма свидетельствуют явления, которые я бы назвал ретропрогнозами: факты и данные, которые теория эволюции не обязательно предсказала, но они становятся понятными только в свете теории эволюции. Такие ретропрогнозы очень полезны как научный метод: например, некоторые доказательства в пользу тектоники плит появились уже после того, как ученые научились по образцам пород с морского дна узнавать, как в древности менялось магнитное поле Земли. Многие из таких ретропрогнозов, подтверждающих эволюцию (в противоположность теории сотворения мира), показывают характер распространения видов по поверхности Земли, особенности развития организмов из зародышей и существование рудиментарных черт, у которых как будто нет практического смысла. О них подробно рассказывается в главах 3 и 4.

Таким образом, эволюционная теория выдвигает четкие и смелые предсказания. Прежде чем опубликовать «Происхождение видов», Дарвин посвятил около двадцати лет тому, чтобы собрать доказательства своей теории. Было это больше 150 лет назад. С тех пор у ученых накопилось так много новых знаний! Было обнаружено множество ископаемых останков, описано огромное количество новых биологических видов, прослежено их распространение по всей планете; была проделана большая работа по определению эволюционной взаимосвязи между разными видами. Кроме того, возникли новые области науки, которые Дарвину и не снились, в том числе молекулярная биология и молекулярная систематика, изучение того, как связаны между собой разные организмы.

Как вы убедитесь, все доказательства – и старые, и новые – неизбежно ведут к тому, что эволюция действительно существует.

Глава 2
Начертано на камне

Земная кора – обширный музей, но его естественные коллекции собирались очень несовершенным образом и лишь через долгие промежутки времени.

Чарльз Дарвин. Происхождение видов

История жизни на Земле начертана на камнях. Да, эта книга изодрана и покороблена, и клочья отдельных ее страниц беспорядочно разбросаны, но она есть, и существенную часть текста все еще можно разобрать. Палеонтологи без устали трудятся, чтобы свести воедино осязаемые исторические доказательства эволюции – палеонтологическую летопись.

Когда мы восхищаемся поразительными ископаемыми, например гигантскими скелетами динозавров, украшающими наши музеи естественной истории, легче легкого забыть, сколько трудов потребовалось, чтобы обнаружить их, извлечь из земли, подготовить и дать им научное описание. Для этого зачастую приходится совершать долгие, дорогостоящие, опасные экспедиции в далекие и негостеприимные уголки земли. Например, мой чикагский коллега Пол Серено изучает африканских динозавров, а многие самые интересные ископаемые залегают в самом сердце пустыни Сахары. Пол и его коллеги не побоялись политических волнений, болезней, бандитов и, разумеется, сурового климата пустыни ради того, чтобы открыть замечательные новые виды, скажем, Afrovenator abakensis и Jobaria tiguidensis, которые помогли переписать эволюционную историю динозавров.

Подобные открытия требуют истинной преданности науке, многих лет упорного труда, настойчивости и мужества, но также и везения. Однако многие палеонтологи ради подобных находок готовы рискнуть даже жизнью. У биологов ископаемые окаменелости ценятся на вес золота. Без них в нашем распоряжении был бы лишь приблизительный абрис эволюции. Нам пришлось бы ограничиться изучением ныне существующих биологических видов и пытаться установить их эволюционные взаимоотношения, исходя из сходства их форм, развития и нуклеотидной последовательности ДНК. Например, мы бы знали, что млекопитающие состоят в более близком родстве с рептилиями, чем с амфибиями. Но мы бы понятия не имели, как выглядели их общие предки. Мы бы даже отдаленно не представляли себе гигантских динозавров, отдельные виды которых были размером с грузовик, или наших дальних предков-австралопитеков, обладателей крошечного мозга, однако уже прямоходящих. Значительная часть того, что нам хотелось бы знать об эволюции, оставалось бы неразрешимой загадкой. К счастью, прогресс в области физики, геологии и биохимии, а также отвага и упорство ученых-палеонтологов всего мира обеспечили нам прекрасную возможность заглянуть в далекое прошлое.

Создание палеонтологической летописи

Ископаемые известны людям еще с античных времен: о них писал Аристотель, а ископаемые останки динозавра Protoceratops, имевшего клюв, возможно, породили древнегреческий миф о грифоне. Однако подлинную значимость ископаемых человечество оценило значительно позже. Даже в начале XIX в., обнаружив окаменелости, их объясняли просто действием сверхъестественных сил, объявляли, что это животные, погибшие во время Потопа, или же ныне существующие, но диковинные и редкие звери из неисследованных частей света.

Однако эти окаменелые останки хранят в себе историю жизни. Как нам расшифровать историю? Первым делом, конечно, нужны сами ископаемые, и побольше. Затем эти ископаемые нужно расположить в определенном порядке. А потом необходимо точно установить, когда именно они образовались. И каждая из этих стадий работы предъявляет исследователю свои задачи.

Процесс формирования ископаемых прост, но для него требуется особое сочетание обстоятельств и факторов. Во-первых, останки животного или растения должны каким-то образом оказаться в воде, опуститься на дно и затем быстро покрыться осадком, чтобы их не тронуло разложение или падальщики. Мертвые растения и животные, обитающие на суше, редко оказываются на дне озера или океана. Вот почему большая часть ископаемых, которые удается обнаружить, относится к морским организмам: они или живут на дне океана, или естественным путем опускаются на дно после смерти.

Как только ископаемое оказывается надежно покрыто осадочными отложениями, его твердые части пропитываются или заменяются растворенными минералами¹⁰. В итоге остается слепок животного или растения, который вдавливается в породу под тяжестью покрывающего его осадка. Поскольку мягкие части животных и растений плохо сохраняются в ископаемом состоянии¹¹, это обстоятельство сильно сужает нашу базу данных о вымерших видах. Ученые обнаруживают множество костей и зубов, а также раковин и панцирей насекомых и ракообразных. Но черви, медузы, бактерии и хрупкие создания наподобие птиц встречаются в ископаемом виде гораздо реже, точно так же как и сухопутные виды встречаются реже, чем водные. Более 80 % времени существования жизни на Земле все живые существа были мягкотелыми, поэтому о самых ранних и наиболее интересных этапах эволюции у нас есть лишь туманное представление, а о зарождении жизни – тем более.

После того как ископаемое сформировалось, ему предстоит выдержать бесконечные сдвиги, складкообразование, нагревы и разломы земной коры, и в ходе этих процессов большая часть ископаемых безвозвратно утрачивается. Затем ископаемое нужно обнаружить. Большая часть ископаемых таится так глубоко под поверхностью земли, что нам они недоступны. Только когда осадочные породы поднимаются на поверхность и подвергаются выветриванию под воздействием ветра и дождя, до них может добраться геологический молоток палеонтолога. Но тут палеонтологу важно не опоздать, поскольку, оказавшись на поверхности, ископаемое быстро разрушается под воздействием того же ветра, дождя и иных погодных факторов.

С учетом всех этих обстоятельств понятно, что палеонтологическая летопись наверняка далеко не полна. Но насколько неполна? По приблизительным подсчетам, общее число видов, когда-либо существовавших на Земле, составляет от 17 млн (возможно, это число сильно занижено, учитывая, что ныне здравствующих видов по меньшей мере 10 млн) до 4 млрд. Поскольку ученым удалось обнаружить около 250 000 разных видов ископаемых, можно предположить, что у нас есть ископаемые доказательства примерно для 0,1–1 % всех видов – вряд ли этого достаточно для изучения истории жизни! Множество поразительных существ, которые, возможно, когда-то существовали на Земле, для нас навек утрачены. Тем не менее в нашем распоряжении достаточно ископаемых останков, чтобы мы могли составить четкое представление о ходе эволюции и определить, как основные группы отделялись одна от другой.

По иронии судьбы палеонтологическую летопись изначально начали составлять и упорядочивать вовсе не эволюционисты, а геологи, которые при этом были креационистами и считали, что жизнь зародилась так, как описано в Книге Бытия. Эти ранние геологи попросту упорядочили разные обнаруженные ими слои горной породы, исходя из принципов, основанных на здравом смысле. (Большая часть находок была сделана во время прокладки каналов, сопровождавшей индустриализацию Англии.) Поскольку ископаемые находили в осадочной горной породе, некогда бывшей илом в океанах, реках и озерах (реже находки обнаруживались в песчаных дюнах или в ледниковых отложениях), то более глубокие уровни, или «пласты», геологи по логике вещей считали старше, чем более поверхностные залегания. Более молодые пласты горной породы залегают поверх старых. Однако не все слои горных пород залегают одинаково во всех местах, иногда вода, при посредстве которой формируется осадок, отсутствует.

Следовательно, чтобы создать четкую иерархию пластов горной породы, нужно установить взаимную корреляцию пластов в разных точках света. Если слой одного типа горной породы, содержащий одно и то же ископаемое, встречается в двух разных местах, резонно предположить, что в обоих местах возраст этого слоя одинаков. Поэтому если, предположим, вы нашли четыре слоя горной породы в одном и том же месте (назовем их от поверхностного к самому глубокому АВDE), а потом обнаружили два из этих слоев в другом месте, где они перемежаются другим слоем, BCD, то вы вправе заключить, что эта геологическая летопись включает по меньшей мере пять слоев породы и порядок от недавнего к самому старому – ABCDE. Этот принцип суперпозиции был впервые выведен в XVII в. датским эрудитом Николасом Стено¹², который позже стал архиепископом, а в 1987 г. был беатифицирован папой Иоанном Павлом II, – наверняка единственный в истории случай, когда будущий святой сделал важный вклад в науку. Благодаря опоре на принцип Стено в течение XVIII и XIX вв. геологическая летопись была с великим трудом выстроена по порядку от самого кембрия до голоцена¹³. Пока все идет нормально. Но такая летопись сообщает вам только относительный возраст горной породы (какая порода старше, какая моложе), а не точный их возраст.

Примерно с 1945 г. мы получили возможность установить точный возраст некоторых горных пород при помощи радиоизотопного метода. Некоторые радиоактивные элементы (радиоизотопы) включаются в горную породу вулканического происхождения, когда эта порода кристаллизуется из магмы. Затем изотопы постепенно распадаются с образованием других элементов с постоянной скоростью, которую обычно называют периодом полураспада – это время, в течение которого распадается половина данного количества ядер радиоактивного изотопа. Если нам известны период полураспада, то, какая часть изотопа была в горной породе, когда эта порода сформировалась (геологи способны точно вычислить этот показатель), и то, сколько осталось от изотопа к настоящему времени, то определить возраст горной породы будет сравнительно легко. Разные изотопы распадаются каждый со своей скоростью. Старые горные породы обычно датируют, используя уран-235, обнаруживаемый в обычном минерале цирконе. У урана-235 период полураспада составляет около 700 млн лет. Углерод-14, у которого период полураспада составляет 5730 лет, используют для определения возраста более молодых пород или даже рукотворных артефактов, таких как Кумранские рукописи¹⁴ (они же Свитки Мертвого моря). Несколько изотопов обычно встречаются в горной породе вместе, поэтому можно провести перекрестную проверку датировки, и она неизменно совпадает. Однако горные породы, в которых обнаруживаются ископаемые, – это породы не вулканического происхождения (магматические), а осадочные, и прямая их датировка невозможна. Но в наших силах определить возраст ископаемого, сопоставив осадочные слои с датировкой прилегающих вулканических слоев, содержащих изотопы.

Противники эволюции зачастую оспаривают эти датировки, утверждая, что уровни радиоактивного распада могли измениться или со временем, или вследствие физического воздействия на горную породу. Это возражение, как правило, выдвигают креационисты, отстаивающие идею молодой Земли, которой, по их словам, якобы не более 6000–10 000 лет. Но эта аргументация неверна. Поскольку разные изотопы в горной породе распадаются с разной скоростью, то, если бы скорость распада изменилась, они бы не давали сопоставимой датировки. Более того, период полураспада изотопов не меняется под воздействием экстремальных температур и давления в лабораторных условиях. А когда радиоизотопную датировку можно сопоставить с датировкой по исторической летописи, например как в случае с радиоуглеродным методом, то они неизменно совпадают. Именно благодаря радиоизотопной датировке метеоритов мы знаем, что Земле и Солнечной системе 4,6 млрд лет. (Самые старые горные породы Земли чуточку моложе – образцы из Северной Канады насчитывают 4,3 млрд лет, потому что породы постарше были разрушены при сдвигах земной коры.)

Да, существуют и другие способы проверить точность радиоизотопной датировки. В одном из них применяется биологический метод, и построен он был на оригинальном исследовании ископаемых кораллов. Исследование провел Джон Уэллс из Корнеллского университета. Радиоизотопная датировка показала, что эти кораллы относятся к девонскому периоду, т. е. им 380 млн лет. Однако Уэллсу также удалось выяснить, когда жили эти кораллы, просто внимательно присмотревшись к ним. Уэллс учел тот факт, что трение, производимое океанскими приливами, со временем замедляет скорость вращения Земли. Каждые сутки – т. е. каждый оборот Земли вокруг своей оси – чуть длиннее предыдущих. Не настолько, чтобы вы это заметили: если быть точным, сутки удлиняются примерно на две секунды в 100 000 лет. Поскольку продолжительность года, т. е. период, за который Земля делает один оборот вокруг Солнца, с течением времени не изменяется, это означает, что количество дней в году со временем должно уменьшаться. Зная темп снижения скорости вращения, Уэллс заключил, что, когда жили исследуемые им кораллы (380 млн лет назад, если радиометрическая датировка была верна), каждый год состоял примерно из 396 суток и каждые сутки продолжались 22 часа. Если бы ископаемые каким-то образом могли сообщить, какова была продолжительность суток при их жизни, мы могли бы проверить, действительно ли она совпадает с 22 часами, спрогнозированными радиоизотопной датировкой.

Однако кораллы и впрямь могут поведать нам об этом, потому что в процессе роста ведут в своих телах летопись того, сколько дней проживают за каждый год. У живых кораллов имеются и годовые, и суточные кольца. У кораллов ископаемых можно увидеть, сколько суточных колец насчитывается между годовыми, т. е. сколько дней было в каждом году, прожитом кораллом. Зная скорость замедления вращения Земли, вызванную приливом, мы можем сравнить «приливной» возраст коралла с «радиоизотопным». Подсчитывая кольца у своих девонских кораллов, Уэллс обнаружил, что эти образцы проживали в год примерно по 400 дней, а это означает, что каждые сутки длились 21,9 часа. Совсем небольшое расхождение с предполагаемыми 22 часами. Эта хитроумная биологическая калибровка позволяет с уверенностью говорить о том, что радиометрическая датировка точна.

Теперь, когда мы знаем, о чем нам может поведать палеонтологическая летопись и чем она ограничена, давайте посмотрим, какие доказательства эволюции она приводит.

Факты

Что в палеонтологической летописи может служить доказательством эволюции? Таких доказательств несколько типов. Во-первых, наличие широкой эволюционной панорамы: обзор всей последовательности пластов горной породы должен показать, что ранние формы жизни очень просты, а более сложные виды возникли только по прошествии некоторого времени. Кроме того, самые молодые ископаемые, которые мы находим, должны быть ближе всего к ныне существующим биологическим видам.

Мы также должны суметь увидеть случаи эволюционных изменений в ряду поколений, т. е. то, как со временем меняется какое-нибудь растение или животное, превращаясь в нечто иное. Более поздние виды должны обладать чертами, которые делают их похожими на потомков более ранних видов. И, поскольку история жизни включает в себя разделение видов, происходящих от общих предков, мы должны увидеть это разделение в палеонтологической летописи и найти в ней этих предков. Например, анатомы XIX в., основываясь на физиологическом сходстве, выдвинули гипотезу, что млекопитающие произошли от рептилий. Поэтому мы должны найти ископаемые останки рептилий, у которых имеются признаки млекопитающих. Конечно, поскольку палеонтологическая летопись неполна, не стоит надеяться на то, что удастся документировать каждый переход между основными формами жизни. Но по крайней мере часть их мы должны обнаружить.

Когда Дарвин работал над «Происхождением видов», он жаловался на то, что палеонтологическая летопись крайне скудна. В те времена нам не хватало переходных форм ископаемых, недостающих звеньев между основными группами живых организмов, доказывающих существование эволюции. Некоторые группы, такие как киты, возникли в палеонтологической летописи из ниоткуда, и предки их были неизвестны. Но какие-то палеонтологические доказательства эволюции у Дарвина все-таки были. В их число входило наблюдение, согласно которому древние растения и животные разительно отличались от современных видов, и облик их приближался к современным по мере перехода к более поверхностно залегающим, т. е. более поздним пластам горной породы. Дарвин также отметил, что между ископаемыми в соседних пластах больше сходства, чем у тех, которые разделены множеством пластов, и это позволяет предположить, что в прошлом имел место постепенный и длительный процесс дивергенции. Более того, в любом месте ископаемые, найденные в поздних пластах, обнаруживали больше сходства именно с местными современными видами, а не с современными обитателями других краев. Например, ископаемых сумчатых в изобилии находили только в Австралии, а именно там в большинстве своем и обитают современные сумчатые. Это позволяло предположить, что современные виды произошли от ископаемых. (Среди ископаемых сумчатых встречаются самые невероятные млекопитающие, которые когда-либо жили на Земле: например, гигантский трехметровый кенгуру с плоской мордой, грозными когтями и единственным пальцем на каждой задней лапе¹⁵.)

Чего Дарвину не хватало, так это достаточного количества ископаемых, чтобы предъявить четкое доказательство того, как постепенно менялся каждый биологический вид и какие у видов были общие предки. Но со времен Дарвина палеонтологи успели обнаружить множество ископаемых и подтвердили все прогнозы, которые были перечислены выше. В наши дни мы можем показать длительные процессы изменений в ряду поколений; нам хватает доказательств того, что у разных видов были общие предки и переходные формы (например, были обнаружены те самые недостающие звенья в родословной китов); и мы копнули достаточно глубоко, чтобы добраться до самого зарождения сложных форм жизни.

Общие закономерности

Теперь, когда мы расположили все пласты по порядку и провели их датировку, мы можем прочитать палеонтологическую летопись снизу доверху. На рис. 3 показана упрощенная временная шкала истории жизни. На ней отражены главные биологические и геологические события, которые произошли за последние 3,5 млрд лет⁶. Эта шкала показывает четкую эволюционную картину перехода от простых форм к более сложным. Хотя на рисунке указаны моменты возникновения разных групп, например рептилий и млекопитающих, это не означает, что современные формы появились в палеонтологической летописи внезапно, как бы из ниоткуда. На самом деле мы видим, как начиная с ранних форм происходит постепенная эволюция в большинстве групп (скажем, птицы и млекопитающие миллионы лет назад произошли от рептилиеподобных предков). Существование постепенных переходов между основными группами живых существ, о которых я расскажу ниже, означает, что дата возникновения этих групп может быть проставлена довольно-таки условно.

Первые организмы, простые фотосинтетические бактерии, появляются в осадочных породах, насчитывающих около 3,5 млрд лет, т. е. миллиард лет спустя после того, как сформировалась планета Земля. Эти одиночные клетки были единственными обитателями Земли на протяжении следующих двух миллиардов лет, по прошествии которых возникают первые простые эукариоты – организмы, у которых были настоящие клетки с ядром и хромосомами. Затем, примерно 600 млн лет спустя, появляется целый спектр относительно простых, но многоклеточных организмов, в том числе черви, медузы и губки. Эти группы в течение последующих нескольких миллионов лет эволюционируют, порождая многообразие форм живых существ, и 400 млн лет назад появляются земные растения и тетраподы (четвероногие животные, самыми первыми из которых были кистепёрые рыбы¹⁶). Конечно, более ранние группы зачастую сохранялись: фотосинтетические бактерии, губки и черви появляются в самом начале палеонтологической летописи, и они до сих пор с нами.

Спустя 50 млн лет мы уже видим первых настоящих амфибий, а по прошествии еще 50 млн лет появляются и рептилии. Первые млекопитающие выходят на сцену около 250 млн лет назад (как и прогнозировалось, они происходят от предков-рептилий), а первые птицы, которые также происходят от рептилий, появляются на 50 млн лет позже млекопитающих. После своего появления первые млекопитающие наряду с насекомыми и земными растениями становятся все более разнообразными, и, по мере того как мы приближаемся к верхним пластам породы, ископаемые все больше напоминают современные виды. Люди на этой сцене совсем новички: наша родословная ответвилась от других приматов всего 7 млн лет назад, и на шкале эволюции это узенькая полоска. Чтобы заострить внимание на этом моменте, проводились самые разные и изобретательные аналогии, но его нелишне будет подчеркнуть еще раз. Если весь ход эволюции представить себе как один год, то самые первые бактерии появятся в конце марта, но первых предков человека мы увидим только в 6 часов вечера 31 декабря¹⁷. Золотой век античной Греции, около 500 г. до н. э., наступит лишь за 30 секунд до полуночи.

Хотя палеонтологическая летопись растений довольно скудна (ведь у них мало твердых частей, которые превращались бы в окаменелости), но характер эволюции в целом прослеживается сходный. Самые древние растения – это мхи и водоросли, следом появляются папоротники, потом хвойные, затем покрытосеменные (цветковые) растения.

Как показывает палеонтологическая летопись, появление биологических видов разворачивалось далеко не случайным образом. Сложным организмам предшествовало появление простых, предполагаемые предки появились раньше потомков, а самые недавние ископаемые больше всех похожи на современные виды. Многие крупные группы, как выяснилось, связаны между собой переходными формами. И никакой теорией особого сотворения – вообще никакой теорией, помимо эволюционной – эти закономерности не объяснишь.

Окаменелая эволюция и видообразование

Чтобы показать постепенные эволюционные изменения в ряде поколений, требуется хорошая последовательность осадочных пород, желательно таких, которые сменяли друг друга быстро (так что каждый период представлен толстым пластом породы, что позволяет отчетливее проследить перемены). Желательно также, чтобы в последовательности не было пропущенных слоев, поскольку если один из слоев в середине пропущен, то плавный эволюционный переход выглядит как внезапный «скачок».

Идеальным примером служат крошечные морские организмы, скажем, планктон. Таких организмов миллиарды, у многих есть твердый скелет, и они, что очень удобно для исследователя, опускаются после смерти прямо на дно океана, укладываясь в четкой последовательности слой за слоем. Собрать образцы таких организмов, не нарушая порядок слоев, проще простого: нужно лишь пробурить морское дно с помощью длинной трубы, вытянуть наверх цилиндрическую колонку породы (керн) и прочитать (и датировать) его снизу доверху.

Прослеживая отдельный ископаемый вид с помощью керна, зачастую можно увидеть, как он развивался. На рис. 4 показан пример эволюции крошечного одноклеточного морского простейшего, которое строит спиральную раковину и по мере роста надстраивает новые ее камеры. Образцы взяты из керна длиной 200 м, добытого с морского дна неподалеку от Новой Зеландии, и представляют около 8 млн лет эволюции. Рисунок показывает изменения, которые со временем произошли с одним из отличительных признаков этого простейшего: изменилось количество камер в последнем витке раковины. Здесь с течением времени мы видим довольно плавную и постепенную перемену: в начале у одноклеточного приходится примерно 4,8 камеры на завиток, а к концу – около 3,3 камеры на завиток, т. е. уменьшение составляет около 30 %.

Эволюции, даже постепенной, вовсе не обязательно всегда происходить плавно или равномерно. На рис. 5 показан более неравномерный вариант развития другого морского микроорганизма – радиолярии Pseudocubus vema. В этом случае геологи взяли образцы, располагавшиеся на равном расстоянии друг от друга, из восемнадцатиметрового керна, поднятого с морского дна неподалеку от Антарктиды и соответствующего временно́му промежутку приблизительно 2 млн лет. Признак, который был подвергнут исследованию, – ширина центральной части (так называемый «грудной отдел», торакс) цилиндрического скелета организма, разделенного пережимами на три отдела. Хотя с течением времени размер этого отдела увеличился примерно на 50 %, процесс шел неравномерно. Периоды, когда размер скелета радиолярии практически не менялся, чередовались с периодами более быстрых изменений. Такой тип эволюции часто встречается среди ископаемых останков, и было бы совершенно понятно, если бы подобные перемены были в свое время вызваны факторами окружающей среды, например колебаниями климата или солености. Сами по себе условия окружающей среды меняются нерегулярно и неравномерно, поэтому давление естественного отбора то усиливается, то ослабевает.

Давайте рассмотрим эволюцию более сложного вида: трилобитов. Трилобиты были членистоногими и принадлежали к той же группе, что насекомые и пауки. Поскольку тело трилобита защищал прочный панцирь, эти ископаемые попадаются в древних породах очень часто (не исключено, что вам удастся купить трилобита в сувенирном магазине при каком-нибудь зоологическом музее). Питер Шелдон, на тот момент работавший в дублинском Тринити-колледже, собирал ископаемых трилобитов в Уэльсе, в слое глинистых сланцев, охватывавшем около 3 млн лет. В этой породе он обнаружил восемь отчетливых линий трилобитов, и с течением времени в каждой из них происходили эволюционные изменения: менялось количество пигидиальных борозд, т. е. сегментов в задней части тела¹⁸. На рис. 6 показаны изменения у нескольких таких линий. Хотя за весь период, который охватывали образцы, каждый вид в целом демонстрировал прирост количества сегментов, но, если сравнивать разные виды, изменения у каждого из них не только не соотносились с изменениями у другого, но иногда в течение одного и того же периода происходили в противоположных направлениях.

Увы, мы понятия не имеем, какие конкретные воздействия вызвали эволюционные изменения у этих планктонных организмов и трилобитов. Находить свидетельства эволюции в палеонтологической летописи всегда гораздо проще, чем понять, что именно ее вызвало, поскольку, хотя ископаемые и сохранились до наших дней, какова была их среда обитания, неизвестно. Мы можем лишь сказать, что эволюция у них имела место, она была постепенной и у нее менялись как темп, так и направление.

Морской планктон являет собой доказательство как разделения ветвей, так и эволюции в пределах одной ветви. На рис. 7 показано, как предковый вид планктонных радиолярий разветвляется на два других, которые различаются и по форме, и по размеру. Интересно, что новый вид – Eucyrtidium matuyamai сначала сформировался севернее того места, откуда были взяты керны, и лишь потом заселил район, где обитал его предок. Как мы увидим в главе 7, формирование новых видов обычно начинается, когда популяции географически изолированы друг от друга.

Существуют еще сотни доказательств эволюционных изменений в палеонтологической летописи – как постепенных и плавных, так и прерывистых, – причем у таких разных видов, как моллюски, грызуны и приматы. Кроме того, есть примеры видов, которые со временем практически не менялись. (Вспомним: эволюционная теория вовсе не утверждает, что должны изменяться все биологические виды!) Однако, даже если привести еще сотню примеров, мою главную мысль они не изменят: палеонтологическая летопись не дает никаких доказательств в пользу креационистского заявления, согласно которому все биологические виды появились одновременно и затем не менялись. Совсем наоборот: разные формы жизни появляются в палеонтологической летописи в эволюционной последовательности, а затем развиваются и разделяются.

Недостающие звенья

Возможно, изменения у морских видов и служат доказательством эволюции, но это не единственный урок, который преподносит палеонтологическая летопись. Что действительно восхищает, в том числе биологов и палеонтологов, так это переходные формы: те ископаемые виды, которые заполняют промежуток между двумя совершенно разными классами живых организмов. Неужели птицы и впрямь произошли от рептилий, сухопутные животные – от рыб, а киты – от сухопутных животных? Если да, то где же подтверждение из числа ископаемых? Даже некоторые креационисты допускают, что с течением времени могут произойти небольшие изменения в размере и форме – этот процесс именуется микроэволюцией, – однако они отвергают идею, что от одного вида растения или животного может произойти совершенной иной вид (макроэволюция). Сторонники идеи разумного замысла утверждают, что такая значительная разница требует непосредственного вмешательства творца⁷. Хотя в «Происхождении видов» Дарвин не смог указать переходные формы, он бы восхитился тем, как его теорию в наши дни подкрепляют достижения современной палеонтологии. Среди них бесчисленные виды, существование которых было предсказано много лет назад, однако обнаружены и извлечены из земли они были лишь в последние несколько десятков лет.

Но что считать палеонтологическим доказательством для крупного эволюционного события? Согласно эволюционной теории, для каждых двух видов, как бы они ни отличались, когда-то существовал некий вид, который был их общим предком. Этот вид мы можем назвать недостающим звеном. Как мы уже убедились, шансы отыскать этот единственный предковый вид в палеонтологической летописи почти что равны нулю. Палеонтологическая летопись попросту слишком фрагментарна, чтобы мы могли на это рассчитывать.

Однако мы не должны сдаваться, потому что вполне можем отыскать в палеонтологической летописи другие виды, близких родственников нашего недостающего звена, которые не менее веско подтверждают общее происхождение потомков. Приведу один пример. Во времена Дарвина биологи, опираясь на анатомические доказательства, в частности на сходство строения черепа и сердца, заключили, что птицы – близкие родичи рептилий. Тогдашние биологи предположили, что у птиц и рептилий был некий общий предок, который в процессе видообразования породил две ветви потомства: из одной в конечном итоге появились все современные птицы, а из другой – все современные рептилии.

Как мог выглядеть этот общий предок? Интуиция подсказывает нам, что он должен был представлять собой нечто среднее между современной птицей и современной рептилией и обладать чертами, характерными и для тех, и для других. Однако это вовсе не обязательно, как отчетливо показал Дарвин в «Происхождении видов»:

Когда я рассматриваю какие-нибудь два вида, мне трудно преодолеть в себе желание создать в воображении формы, промежуточные непосредственно между этими двумя видами. Но это совершенно неправильная точка зрения; мы должны всегда ожидать формы, промежуточные между каждым данным видом и его общим, но неизвестным предком, а предок, конечно, должен был чем-нибудь отличаться от всех своих модифицированных потомков.

Поскольку рептилии появляются в палеонтологической летописи раньше, чем птицы, мы можем предположить, что общим предком птиц и рептилий была древняя рептилия, и начать искать таковую. В ее облике будут некоторые черты, которые будут свидетельствовать, что она и впрямь была недостающим звеном, давшим две ветви, одна из которых впоследствии положила начало всем современным птицам, а вторая породила динозавров. Подлинно птичьи черты, например крылья и крупная грудина, к которой крепятся летательные мышцы, разовьются лишь позже у той ветви, от которой произойдут птицы. По мере того как эта ветвь развивалась от рептилий к птицам, от нее ответвились несколько видов, которые сочетали в себе черты пернатых и рептилий. Часть этих видов вымерла, а другие продолжили развиваться, пока не превратились в современных птиц. Именно среди этих групп древних видов, родственников видов, находящихся близко к точке ветвления, нам и надлежит искать доказательства того, что у них был общий предок.

Таким образом, чтобы показать, что у двух групп был общий предок, нам не требуется отыскивать и предъявлять ископаемые останки именно того вида, который был их общим предком, или даже вида, находившегося на прямой линии наследования от этого предка к потомкам. Скорее, нам нужно лишь отыскать ископаемые, наделенные чертами, общими для двух групп, а также, что очень важно, нам необходимы хронологические доказательства, показывающие, что эти ископаемые появляются в палеонтологической летописи в нужное время. Переходный вид – это не то же самое, что предковый вид; это просто вид, который сочетает в себе черты организмов, живших до и после него. Учитывая фрагментарность палеонтологической летописи, отыскать эти формы в нужный хронологический период – цель логичная и реалистичная. Например, на переходе от рептилий к птицам переходные формы должны выглядеть как ранние рептилии, но наделенные некоторыми чертами пернатых. Мы наверняка найдем эти переходные ископаемые в том периоде, когда рептилии уже появились, но современные птицы еще не успели возникнуть. Далее переходные формы не обязательно должны находиться на прямой линии наследования от предка к ныне живущему потомку: они могут быть сестринскими эволюционными ветвями, которые вымерли. Как мы увидим, у динозавров, от которых произошли птицы, имелись перья, но некоторые пернатые динозавры продолжали существовать долгое время после того, как появились другие животные, похожие на птиц. Эти поздние виды пернатых динозавров также служат доказательством эволюции, потому что сообщают нам нечто важное о происхождении птиц.

Получается, что датирование и до некоторой степени внешний облик переходных видов отчасти можно предсказать, исходя из эволюционной теории. Часть сравнительно недавних и очень важных прогнозов, которые удалось сделать, касаются нашей собственной группы – позвоночных.

Путь на сушу: от рыб к амфибиям

Одним из крупнейших сбывшихся прогнозов в эволюционной биологии стало открытие переходной формы между рыбами и амфибиями, сделанное в 2004 г. Это ископаемый вид Tiktaalik roseae, который дает нам возможность понять, как позвоночные переселились на сушу. Открытие этого вида – потрясающее доказательство эволюционной теории.

Примерно 390 млн лет назад единственными позвоночными были рыбы. Но 30 млн лет спустя мы уже видим явных животных – тетрапод: четвероногих позвоночных, которые передвигались по суше. Эти ранние четвероногие в некоторых отношениях напоминали современных амфибий: у них были плоские головы и тела, отчетливо выраженная шея, хорошо развитые лапы, а также плечевой и тазовый пояса. Тем не менее у них просматривается и прочная связь с предшественниками-рыбами, особенно с группой, известной как кистепёрые рыбы, названной так из-за крупных костистых плавников, которые позволяли представителям группы ползать по дну мелких озер и ручьев. Ранние тетраподы имели рыбоподобный облик: у них была чешуя, а также схожие с рыбами кости конечностей и головы (рис. 8).

Как эта ранняя рыба развивалась, чтобы получить способность жить на суше? Этим вопросом интересовался, точнее, был одержим мой коллега по Чикагскому университету Нил Шубин. Нил посвятил многие годы изучению того, как из плавников развились конечности, и страстно хотел разобраться в ранних стадиях этой эволюции.

Вот тут на сцену выходит тот самый прогноз. Если 390 млн лет назад существовали кистепёрые рыбы, но не было сухопутных позвоночных, а 360 млн лет назад сухопутные позвоночные уже точно появились, то где искать переходные формы? Где-то между этими этапами. Следуя этой логике, Шубин спрогнозировал, что, если переходные формы существовали, их надлежит искать в слое пород, которому около 375 млн лет. Кроме того, следует искать ископаемые в слое, который образовался из пресноводных, а не из морских отложений, потому что и поздние кистепёрые рыбы, и ранние амфибии обитали в пресной воде.

Изучая карту открытых пресноводных отложений, относящихся к нужному периоду, Шубин и его коллеги методом исключения остановились на палеонтологически неизученном регионе Канадской Арктики – острове Элсмир, который находится в Северном Ледовитом океане, к северу от Канады. И после пяти лет дорогостоящих и бесплодных поисков исследователи наконец нашли то, что искали: группу ископаемых скелетов, покоившихся один на другом в осадочной горной породе на месте древнего пресноводного ручья. Когда Шубин впервые увидел ископаемые останки, показавшиеся из горной породы, он сразу понял, что нашел ту самую переходную форму. В честь местных жителей-эскимосов и благотворителя, который помогал финансировать экспедицию, ископаемое нарекли Tiktaalik roseae (Tiktaalik на эскимосском означает «большая пресноводная рыба», а roseae – зашифрованная отсылка к анонимному дарителю).

Tiktaalik roseae наделен чертами, которые позволяют говорить о том, что он – связующее звено между более ранними кистепёрыми рыбами и более поздними амфибиями (рис. 8). Обладавший жабрами, чешуей и плавниками, он, несомненно, был рыбой, которая жила в воде. Однако у него имеются и черты, присущие амфибиям. Во-первых, голова у него плоская, как у саламандры, а глаза и ноздри расположены скорее в верхней части, чем по бокам черепа. Это позволяет предположить, что тиктаалик обитал на мелководье, мог высовывать голову и, возможно, дышать над поверхностью воды. Плавники у него стали более твердыми и позволяли животному приподняться, чтобы оглядеться по сторонам. Кроме того, у тиктаалика, как и у ранних амфибий, была шея. У рыб шеи нет, их черепа непосредственно соединены с плечами.

Но важнее всего то, что у тиктаалика есть две новые по сравнению с предшественниками черты, которые впоследствии помогли его потомкам переселиться на сушу. Первая – это комплект прочных ребер, которые помогали животному набирать воздух в легкие и перегонять кислород из жабр (тиктаалик мог дышать двумя способами). Вторая – то, что вместо множества маленьких косточек, которые имелись в плавниках у кистепёрой рыбы, у тиктаалика в конечностях костей было меньше и они были прочнее, а по количеству и положению были такими же, как у всех сухопутных существ, возникших позже, в том числе и у человека. В сущности, эти конечности представляли собой наполовину плавник, наполовину лапу.

Ясно, что тиктаалик был хорошо приспособлен для обитания в мелководном пресном водоеме, для того чтобы ползать по дну, приподниматься, выглядывать над поверхностью воды и вдыхать воздух. Учитывая его строение, можно увидеть следующий, решающий шаг эволюции, который, возможно, включал в себя и иные, новые повадки. Некоторые потомки тиктаалика расхрабрились настолько, что выбрались из воды на своих крепких лапах-плавниках, возможно, чтобы перебраться по суше в другой ручей (именно так ведет себя современная необычная тропическая рыба илистый прыгун), спастись от хищников или, быть может, найти пищу среди множества уже возникших в процессе эволюции гигантских насекомых. Если передвижение по суше сулило какие-то преимущества, то естественный отбор мог превратить этих рыб-исследователей в амфибий. Этот первый маленький шаг на сушу оказался гигантским шагом для позвоночных в целом, потому что в конечном итоге он привел к появлению всех сухопутных позвоночных.

Сам тиктаалик не был готов к жизни на суше. Прежде всего у него еще не развились конечности, которые бы позволили ему ходить. Далее, у него все еще были внутренние жабры для дыхания под водой. Поэтому мы можем сделать другой прогноз. Где-то в отложениях пресноводных водоемов, в слое, насчитывающем 380 млн лет, мы найдем одного из первых обитателей суши, у которого были редуцированные жабры, а конечности чуть более прочные, чем у тиктаалика.

Находка ископаемых останков тиктаалика показывает, что наши предки были плоскоголовыми хищными рыбами, которые прятались в неглубоких пресноводных водоемах. Эта находка замечательно связывает рыб с амфибиями. Не менее замечательно то, что открытие этого ископаемого вида не только было ожидаемо, но и также предсказано его точное местонахождение в горной породе определенного типа и возраста.

Лучший способ прочувствовать драматичность эволюции заключается в том, чтобы лично увидеть ископаемые виды или, если есть возможность, подержать их в руках. У моих студентов была такая возможность, когда Нил Шубин принес скелет тиктаалика на занятия, пустил его по рукам и показал, насколько он соответствует описанию подлинной переходной формы. Для студентов этот показ стал наиболее весомым и наглядным доказательством эволюции. Часто ли вам доводилось держать в руках кусочек эволюционного прошлого, тем более такой, который, возможно, был вашим дальним предком?

Подъем в воздух: происхождение птиц

Какая польза в половине крыла? Еще со времен Дарвина этот вопрос задавали, чтобы поставить эволюцию и естественный отбор под сомнение. Биологи говорят нам, что птицы произошли от ранних рептилий, но как могло сухопутное животное развить в себе способность летать? Креационисты утверждают, что естественным отбором этот переход объяснить невозможно, потому что он потребовал бы промежуточных стадий, на которых у животных были бы лишь зачаточные крылья. Они скорее мешали бы живому существу двигаться, вместо того чтобы дать ему эволюционное преимущество.

Однако, если немного подумать, не так уж трудно понять, каковы были промежуточные стадии в эволюции полета, которые имели смысл и приносили пользу тем, кто их проходил. Первая и самая очевидная стадия – это планирование. Планирование возникало в процессе эволюции независимо несколько раз: у плацентарных млекопитающих, у сумчатых и даже у ящериц. Летучие белки очень ловко планируют, расправив складки кожи по бокам: это отличный способ перебраться с дерева на дерево в поисках орехов или спасаясь от хищников. Есть и еще более примечательный «летучий лемур», или кагуан, обитатель Юго-Восточной Азии, у которого есть впечатляющая перепонка, тянущаяся от головы до хвоста. Были случаи, когда удавалось наблюдать полет кагуана на расстояние 138 м, т. е. практически на длину шести теннисных кортов, и при этом в полете животное потеряло лишь 12 м высоты! Так что нетрудно представить следующий этап эволюции: животное, которое махало конечностями, снабженными перепонкой, как у летучего лемура, и благодаря этому совершало настоящий полет, какой мы наблюдаем у летучих мышей. Однако нам уже не нужно ограничиваться только воображением. В нашем распоряжении теперь есть ископаемые виды, которые отчетливо показывают, как появились летающие птицы.

Начиная с XIX в. сходство между скелетами птиц и некоторых динозавров заставило палеонтологов выдвинуть теорию, что у птиц и динозавров был некий общий предок, а именно тероподы – подвижные хищные динозавры, которые передвигались на двух ногах. В палеонтологической летописи примерно 200 млн лет назад встречается немало теропод, но ничего даже отдаленно похожего на птиц. А вот 70 млн лет назад мы уже видим ископаемых птиц, которые весьма напоминают современных. Если эволюция имела место, переходный от рептилий к птицам вид следует искать в промежутке 70–200 млн лет назад.

Там он и обнаруживается. Первое связующее звено между птицами и рептилиями было известно еще самому Дарвину, который, что любопытно, вкратце упомянул о нем лишь в поздних изданиях «Происхождения видов» и то лишь в качестве курьеза. Вероятно, это одна из самых известных переходных форм – Archaeopteryx lithographica, обнаруженный в 1860 г. в Германии, в каменоломне, где добывали известняк. (Название Archaeopteryx обозначает «древнее крыло», а слово lithographica происходит от зольнхофенского известняка¹⁹, который был настолько мелкозернистым, что использовался для изготовления литографических пластин и сохранил даже отпечатки мягких перьев.) Археоптерикс характеризуется как раз таким сочетанием признаков, которые и следовало ожидать от переходной формы. А возраст этого ископаемого вида, около 145 млн лет, помещает его именно в тот отрезок палеонтологической летописи, где и предполагалось его найти.

Археоптерикс был в большей степени рептилией, чем птицей. Его скелет почти идентичен скелету некоторых динозавров-теропод. Что интересно, некоторые биологи, которые недостаточно внимательно рассмотрели ископаемого археоптерикса, не заметили перья и по ошибке отнесли это животное к тероподам. (На рис. 9 показаны общие черты, свойственные этим двум классам.) Характерные признаки рептилий включают челюсть с зубами, длинный костистый хвост, когти, раздельные пальцы на крыле (у современных птиц эти кости слились, как вы можете заметить, если рассмотрите обглоданное куриное крылышко у себя на тарелке) и шею, прикрепленную к черепу сзади (как у динозавров), а не снизу (как у современных птиц). Птичьих черт у археоптерикса всего две²⁰: большие перья и противопоставленный большой палец, который, возможно, использовался, чтобы садиться на ветки. До сих пор непонятно, могло ли это существо летать, хотя у него и было оперение. Однако асимметричные перья (у каждого пера одна сторона была больше другой) позволяют предположить, что летать Archaeopteryx мог. Асимметричные перья, подобно крыльям самолета, создают профиль крыла, необходимый для полета. Однако даже если Archaeopteryx мог летать, все равно в основном он был динозавром. Это один из примеров того, что эволюционисты называют «мозаичными признаками»: нельзя сказать, что Archaeopteryx находится на полпути между птицами и рептилиями – с птицами его роднят лишь несколько черт, но большая часть черт у него от рептилий.

После открытия археоптерикса в течение долгого времени не удавалось обнаружить никаких промежуточных звеньев между рептилиями и птицами, и таким образом между современными птицами и их предками оставалась зияющая брешь. Затем, уже в середине 1990-х гг., брешь начала заполняться благодаря целой лавине поразительных находок, обнаруженных в Китае. Эти окаменелости, обнаруженные в озерных осадочных породах, сохранивших даже отпечатки мягких тканей, являют собой настоящий парад пернатых динозавров-теропод⁸. У некоторых из них все тело покрывали очень мелкие нитевидные структуры – возможно, протоперья. У одного из этих примечательных существ, Sinornithosaurus millenii (Sinornithosaurus означает «китайская птица-ящер»), все тело было покрыто длинными тонкими перьями, такими мелкими, что они вряд ли помогали своему обладателю летать (рис. 10а). А его когти, зубы и костистый хвост отчетливо показывают, что это существо было еще очень далеко от современной птицы⁹. У других динозавров из числа китайских ископаемых на головах и передних конечностях просматриваются перья среднего размера. Однако у других на передних конечностях и хвостах наблюдаются крупные перья, больше напоминающие оперение современных птиц. Самый поразительный из этой компании – «четырехкрылый динозавр» Microraptor gui. В отличие от всех современных птиц это причудливое существо длиной 76 см обладало полностью оперенными передними и задними конечностями (рис. 10б), вытянув которые, по всей вероятности, оно умело планировать¹⁰.

Динозавры-тероподы, похоже, были не только наделены примитивными птицеподобными чертами, но и некоторыми птичьими повадками. Американский палеонтолог Марк Норелл и группа его коллег описали две ископаемые находки, показывающие поведение динозавров, и если к ископаемым можно применить слово «трогательный», то эти динозавры вели себя именно трогательно. Первая – маленький пернатый динозавр, который спал, спрятав голову под сложенную переднюю конечность, напоминавшую крыло, именно так, как спят современные птицы (рис. 11). Динозавр, получивший название Mei long (что по-китайски означает «крепко спящий дракон»), судя по всему, умер во сне. Вторая – самка хищного динозавра, которая встретила свою смерть, сидя на яйцах, т. е. очевидно, что она высиживала потомство точно так же, как современные птицы.

Все находки ископаемых пернатых динозавров датируются периодом 135–110 млн лет назад, т. е. они жили позже, чем археоптерикс, которому 145 млн лет. Это означает, что они не могли быть его прямыми предками, однако могли быть близкими родственниками. Возможно, пернатые динозавры продолжали существовать и после того, как от одной их эволюционной ветви произошли птицы. Поэтому мы наверняка можем отыскать еще более древних пернатых динозавров, которые были предками археоптерикса. Проблема в том, что перья сохраняются лишь в определенном типе осадочных пород, а именно в мелкозернистых илистых отложениях спокойных водоемов наподобие дна озера или лагуны. А такие условия встречаются очень редко. Однако мы можем выдвинуть еще один эволюционный прогноз, подлежащий проверке: когда-нибудь мы отыщем ископаемые останки пернатых динозавров, которые окажутся старше археоптерикса¹¹.

Мы не вполне уверены, что археоптерикс был единственным биологическим видом, от которого произошли все современные птицы. Не похоже на то, что он был недостающим звеном. Но безотносительно к этому археоптерикс представляет собой звено длинной цепочки ископаемых видов (часть которых была открыта неустрашимым Полом Серено), которая отчетливо показывает, как появились современные птицы. По мере того как эти ископаемые виды становятся все моложе, мы видим, как рептилийный хвост у них уменьшается, зубы исчезают, когти срастаются, а также появляется большая грудина, к которой крепятся летательные мышцы.

В сумме эти ископаемые находки показывают, что основная схема скелета и оперение сформировались еще до того, как птицы научились летать. Существовало множество пернатых динозавров, и их оперение совершенно явно родственно оперению современных птиц. Однако если перья появились не как адаптация к полету, то зачем они вообще были нужны? Снова приходится сказать, что ответ на этот вопрос нам неведом. Возможно, у того древнего оперения была своя функция: оно служило для украшения или для демонстрации, чтобы привлечь брачного партнера. Однако более правдоподобным кажется другой вариант: оперение могло служить в качестве теплоизоляции. В отличие от современных рептилий тероподы, вероятно, были отчасти теплокровными, а даже если и не были, то оперение помогало поддерживать температуру тела. Еще загадочнее, откуда и из чего развились перья. Наиболее вероятная версия состоит в том, что перья развились из тех же клеток, из которых у рептилий развивается чешуя, однако с этим предположением согласны далеко не все ученые.

Несмотря на лакуны, мы можем выдвинуть некоторые предположения о том, как с помощью естественного отбора сформировались современные птицы. У ранних плотоядных динозавров удлинились передние конечности с лапами, которые, вероятно, помогали им хватать и держать добычу. Такие хватательные движения должны были способствовать развитию мышц, которые помогали бы передним конечностям быстро вытягиваться и сгибаться обратно, т. е. совершать движение, характерное для настоящего полета, а не планирования. Затем возникло оперение, возможно, для теплоизоляции. С учетом этих эволюционных новообразований можно представить себе по меньшей мере два пути, по которым могло пойти развитие полета. Первый – это так называемый сценарий «с деревьев вниз». Существуют свидетельства того, что некоторые тероподы, по крайней мере частично, обитали на деревьях. Передние конечности, снабженные оперением, помогали бы им планировать с дерева на дерево или с дерева на землю, что позволяло спасаться от хищников, облегчало поиск пищи и смягчало падение.

Второй из возможных и куда более вероятный сценарий называется «с земли вверх». Согласно этому сценарию, полет мог появиться как расширенное продолжение бега и скачков с распростертыми передними конечностями: именно так, скорее всего, двигались пернатые динозавры в погоне за добычей. Кроме того, крылья могли удлиниться, потому что это облегчало бег. Так, азиатский кеклик (или азиатская каменная куропатка), охотничье-промысловая птица, объект исследования Кеннета Диала из Университета штата Монтана, представляет собой ныне здравствующий пример этой стадии. Кеклики почти никогда не летают, а крыльями хлопают, только чтобы легче было взбегать в гору. Хлопанье крыльями не только придает им дополнительное ускорение, но и дополнительное сцепление с землей. Новорожденные птенцы кеклика способны взбегать вверх по склону с уклоном 45 градусов, а взрослые особи взбегают по уклону 105 градусов, т. е. даже не отвесному, а нависающему, и все это только за счет бега и хлопанья крыльями. Преимущество очевидно: умение взбегать на такой крутой склон позволяет кекликам спастись от хищников. Следующим шагом в развитии полета должны были стать короткие подскоки в воздух, какие совершают индейки и перепела, когда чуют опасность.

В обоих описанных сценариях естественный отбор мог начать благоприятствовать особям, которые не просто планировали, совершали броски и прыжки или короткие перелеты, а могли пролететь дальше. Затем могли возникнуть и другие эволюционные новообразования – черты, которые есть у современных птиц, в том числе полые кости, обеспечивающие легкость, и большая грудина.

Детали могут оставаться под вопросом, но существование переходных форм и происхождение птиц от рептилий – это неоспоримый факт. Ископаемые виды, подобные археоптериксу и его более поздним сородичам, демонстрируют сочетание птичьих черт и черт ранних рептилий, и в палеонтологической летописи они приходятся на нужное время. Ученые предсказали, что птицы произошли от динозавров-теропод, и действительно, мы нашли динозавров-теропод с перьями. Выстраивается последовательность во времени – от ранних теропод с телом, покрытым тонким нитевидным пухом, к более поздним, обладателям настоящего оперения, возможно, умевшим планировать. В эволюции птиц мы наблюдаем, как видоизменяются прежние черты (передние конечности с пальцами и тонкими филаментами на коже) и образуются новые (беспалые крылья и перья), как и предсказывает эволюционная теория.

Назад в воду: эволюция китов

Дуэйн Гиш, американский креационист, известен своими яркими и популярными (хотя и крайне ошибочными) лекциями, в которых он обрушивается на эволюцию. Я как-то раз побывал на одной такой лекции, в ходе которой Гиш высмеивал теорию биологов, утверждавшую, что киты произошли от сухопутных животных, родичей коров. Как, вопрошал он, мог случиться подобный переход, если промежуточная форма была бы плохо приспособлена к обитанию и на суше, и в воде и, следовательно, не могла быть создана естественным отбором? (Это напоминает аргумент, связанный с промежуточным половинным крылом, который выдвигают против идеи об эволюции птиц.) В пояснение этого пункта Гиш показал слайд с карикатурой: нарисованным животным, напоминающим русалку, у которой верхняя часть тела была от пятнистой коровы, а нижняя – рыбья. Явно озадаченное своей эволюционной участью, это очевидно неприспособленное животное стояло у самой кромки моря, а над головой у него красовался большой вопросительный знак. Карикатура произвела эффект, на который и рассчитывал лектор: слушатели разразились хохотом. «Какие же тупые эти эволюционисты», несомненно, подумали они.

В самом деле, «корова-русалка» – это нелепый пример переходной формы между сухопутными и водными млекопитающими, «мумудивительный провал», как нарек ее Гиш. Но давайте забудем о шутках, каламбурах и риторике и обратимся к самой природе. Получится ли у нас отыскать какое-нибудь млекопитающее, которое обитает и на суше, и в воде, такое существо, которое, как предполагают креационисты, появиться не могло?

Запросто. Отличным кандидатом станет гиппопотам, который хотя и представляет собой близкого сородича сухопутных млекопитающих, но в то же время настолько близок к жизни в воде, насколько это вообще возможно для наземных млекопитающих. (Есть два биологических вида, карликовый гиппопотам и обыкновенный гиппопотам, научное название которого очень ему подходит – Hippopotamus amphibius). Гиппопотамы проводят значительную часть времени, погрузившись в тропическую реку или болото и наблюдая за своей территорией при помощи глаз, носа и высоко расположенных на голове ушей, и все эти органы чувств они умеют плотно закрывать, когда ныряют в воду. Спариваются гиппопотамы в воде, а их детеныши, которые плавать учатся раньше, чем ходить, рождаются под водой, и матери вскармливают их в воде. Поскольку гиппопотамы по преимуществу водные животные, они особым образом адаптированы к тому, чтобы выходить на сушу и пастись там: питаются гиппопотамы в основном в ночное время, и, поскольку они уязвимы для солнечных ожогов, их кожа выделяет особый секрет, маслянистую красную жидкость – гиппосудоровую кислоту. Эта маслянистая жидкость работает солнцезащитным кремом и, возможно, служит антибиотиком. Из-за нее возник миф, будто гиппопотамы потеют кровью. Гиппопотамы явно неплохо приспособлены к среде обитания, и легко увидеть, что если бы они находили достаточно пищи в воде, то в конечном итоге могли бы превратиться в полностью водных существ, напоминающих китов.

Однако нам нет необходимости напрягать воображение и пытаться представить эволюцию китов, сделав экстраполяцию на основе информации о современных биологических видах. Так сложилось, что родословная китов превосходно прослеживается по богатой палеонтологической летописи благодаря их обитанию в воде и прочным костям, которые хорошо сохраняются в ископаемом состоянии. При этом путь эволюционного развития китов был установлен лишь в последние двадцать лет. Это отличный пример эволюционного преобразования, поскольку в нашем распоряжении имеется череда ископаемых останков, расположенных в хронологическом порядке, возможно, ряд поколений предков и потомков, показывающих, как киты переселились с суши в воду.

Еще с XVII в. было признано, что киты и их сородичи – дельфины и морские свиньи²¹ – относятся к млекопитающим. Они теплокровные, живородящие, выкармливают потомство молоком, вокруг дыхал у них растет шерсть. Анализ ДНК кита, а также наличие у некоторых китов таких рудиментарных органов, как тазовые кости и кости задних конечностей, показывают, что предки китов обитали на суше. Киты практически наверняка произошли от парнокопытных, отряда млекопитающих, у которых имеется четное количество пальцев²² (к ним относятся такие животные, как верблюды и свиньи¹²). Современные биологи считают, что ближайший современный родственник кита – это, как вы уже догадались, гиппопотам, поэтому, возможно, сценарий «из гиппопотамов в киты» не так уж и неправдоподобен.

Однако у китов есть свои уникальные черты, которые обособляют их от сухопутных сородичей. Среди этих черт – отсутствие задних ног, передние конечности в форме ласт, уплощенный хвостовой плавник, дыхало (ноздря в верхней части головы), короткая шея, простые конические зубы (в отличие от сложных больших коренных зубов сухопутных животных), особое строение ушей, позволяющее киту слышать под водой, и мощные выступы в верхней части позвоночника, к которым крепятся сильные мышцы хвоста, участвующие в плавании. Благодаря поразительной серии ископаемых, обнаруженных на Ближнем Востоке²³, мы имеем возможность проследить эволюцию каждой из этих характеристик (за вычетом бескостного хвоста, потому что он не подвергается процессу фоссилизации) от наземных до водных форм.

Шестьдесят миллионов лет назад было множество ископаемых млекопитающих, однако ископаемых китов не было. Существа, напоминающие современных китов, появляются 30 млн лет назад. Таким образом, мы наверняка должны найти переходные формы в пределах этого интервала. Прогноз снова сбывается, и они обнаруживаются именно на этом отрезке. На рис. 12 в хронологическом порядке показаны некоторые ископаемые виды – участники этого эволюционного преобразования, охватывающего период от 52 до 40 млн лет назад.

Описывать этот переход в подробностях необходимости нет, поскольку рисунки отчетливо говорят, если не кричат, о том, как наземное животное перебралось в воду. Ряд начинается с недавно обнаруженного ископаемого животного – ближнего родича кита под названием индохиус (Indohyus), которое было размером с енота. Индохиус жил 48 млн лет назад и был, как и предсказывалось, парнокопытным. Его близкое родство с китами несомненно, потому что у него имеются особенности в строении ушей и зубов, которыми наделены только современные киты и их водные предки. Хотя индохиус появляется несколько позже, чем большей частью водные предки китов, он, весьма вероятно, по облику очень близок к тому, как выглядел предок кита. И индохиус был по меньшей мере частично водным обитателем. Нам это известно, поскольку кости индохиуса плотнее и тяжелее, чем кости полностью сухопутных млекопитающих, и это помогало животному держаться в воде не всплывая. Кроме того, изотопы, извлеченные из зубов индохиуса, показывают, что он потреблял много кислорода из воды. Возможно, индохиус плавал в мелководных ручьях или озерах в поисках растительной пищи или укрываясь от врагов, примерно так же, как похожее на него современное животное – африканский оленек¹³. Это временное пребывание в воде, возможно, и привело предка китов на путь к превращению в полностью водное животное.

Индохиус не был предком китов, но практически наверняка был близким родственником этого предка. Однако если мы удалимся еще на 4 млн лет в прошлое, к отметке 52 млн лет назад, то увидим весьма вероятного кандидата в предки кита. Это ископаемый череп животного размером с волка, называемого Pakicetus, который несколько ближе к киту, чем индохиус: у него более простые зубы и уши наподобие китовых. Тем не менее Pakicetus мало напоминал современного кита, поэтому если бы вы оказались в том времени и увидели его, то не догадались бы, что это животное или его близкие сородичи положат начало такой значительной эволюционной радиации²⁴. Затем с небольшим интервалом идет серия ископаемых, у которых со временем появляется все больше особенностей строения, свойственных водным животным. На отметке 50 млн лет назад находим примечательного Ambulocetus (буквально «ходячий кит») – обладателя удлиненного черепа и редуцированных, но тем не менее крепких конечностей, которые все еще заканчиваются копытами, показывая, кто является предком этого вида. Это животное, по всей вероятности, большую часть жизни проводило на мелководье, а на суше, скорее всего, неуклюже ковыляло, примерно как тюлень. Еще в большей степени водным был родоцетус (Rodhocetus), живший 47 млн лет назад. Его ноздри сдвинулись к задней части головы, и у него был еще более удлиненный череп. На хребте у родоцетуса имелись толстые выступы, к которым крепились хвостовые мышцы, поэтому, судя по всему, животное хорошо плавало, однако по суше передвигалось с трудом: об этом говорят маленькие таз и задние конечности. Ясно, что родоцетус большую часть жизни проводил в море. Наконец, 40 млн лет назад существовали базилозавр (Basilosauros) и дорудон (Dorudon) – явно полностью водные млекопитающие с короткими шеями и дыхалами на макушке. Они вообще не могли находиться на суше, поскольку их таз и задние конечности полностью редуцировались (у пятнадцатиметрового дорудона длина ног составляла лишь 60 см) и не были соединены с остальным скелетом.

Эволюция китов от наземных животных проходила удивительно быстро: большая ее часть заняла всего 10 млн лет. Это лишь чуть дольше, чем временной отрезок, понадобившийся для эволюционного расхождения нашего вида и шимпанзе, произошедших от общего предка, причем это преобразование потребовало куда меньших изменений формы тела. Тем не менее адаптация к жизни в воде не потребовала появления каких-то совершенно новых черт, лишь модификации уже имевшихся.

Но почему некоторые животные вообще переселились с суши в воду? В конце концов, миллионы лет до этого их предки населяли сушу. Мы не знаем в точности, почему именно произошла обратная миграция, но есть несколько гипотез. Один из возможных ответов: исчезновение динозавров и их свирепых морских сородичей, питавшихся рыбой, – мозазавров, ихтиозавров и плезиозавров. Эти животные, не вымри они, не только соперничали бы с млекопитающими за пищу, но и, что весьма вероятно, пожирали самих млекопитающих. Когда соперники-рептилии вымерли, предки китов, возможно, обнаружили незанятую нишу, свободную от хищников и богатую пищей. Море было готово к их переселению, и до всех благ, которые оно сулило, оставался путь лишь в несколько мутаций.

О чем говорят ископаемые

Если к этому моменту у вас голова пошла кругом от обилия сведений об ископаемых, пусть вас утешает то, что я привел лишь отдельные примеры и опустил сотни других, также подтверждающих эволюцию. Например, существуют переходные формы между рептилиями и млекопитающими, которые описаны столь подробно, с промежуточным звеном «рептилии, похожие на млекопитающих», что о нем написаны горы книг. Кроме того, яркий пример – это лошади, эволюционная ветвь, которая привела от маленького пятипалого предка к современным величественным копытным. И, разумеется, есть еще палеонтологическая летопись нашего собственного вида, описанная в главе 8, – определенно самый лучший и красноречивый пример сбывшегося эволюционного прогноза.

Рискуя окончательно утомить читателя, я вкратце расскажу еще о нескольких переходных формах. Первая из них – насекомое. Исходя из анатомических сходных черт, энтомологи уже давно предположили, что муравьи произошли от одиночных ос. В 1967 г. Э. О. Уилсон и его коллеги обнаружили переходную форму – ископаемого муравья, сохранившегося в янтаре. Это насекомое оказалось практически в точности той комбинацией муравья и осы, которую и предсказали энтомологи (рис. 13).

Также уже давно было выдвинуто предположение относительно происхождения змей: по мнению ученых, поскольку в палеонтологической летописи рептилии с конечностями появляются задолго до змей, то змеи произошли от ящероподобных рептилий, утративших конечности. В 2006 г. палеонтологи, проводившие раскопки в Патагонии, обнаружили ископаемые останки древнейшей известной змеи, возраст которых составлял 90 млн лет. Как и прогнозировалось, у этой змеи оказались тазовый пояс небольшого размера и редуцированные задние конечности. Но, возможно, самая потрясающая находка – это ископаемое возрастом 530 млн лет, обнаруженное в Китае и названное Haikouella lanceolata. Оно напоминает маленького угря с оборчатым спинным плавником. У него также были голова, мозг, сердце и хрящевой стержень вдоль спины – хорда. Наличие последней говорит о том, что данный ископаемый вид, вероятно, самый древний из известных хордовых – группы, от которой берут начало все позвоночные, включая человека. В этом сложноорганизованном существе длиной 2,5 см, возможно, таятся корни нашей собственной эволюции.

Палеонтологическая летопись учит нас трем вещам. Во-первых, она отчетливо и подробно рассказывает об эволюции. Окаменелости подтверждают некоторые прогнозы, сделанные эволюционной теорией: например, постепенное изменение внутри эволюционной ветви, разделение ветвей, существование переходных форм между очень разными организмами. Свидетельства, которые дает палеонтологическая летопись, настолько внятны и весомы, что от них не отмахнешься. Эволюция имела место, и во многих случаях мы видим, как именно она происходила.

Во-вторых, когда обнаруживаются переходные формы, то в палеонтологической летописи они располагаются именно в той точке, где им и надлежит быть. Древнейшие птицы появляются после динозавров, но до современных птиц. Мы видим, что предковые формы китов заполняют промежуток между их сухопутными предшественниками и современными китами. Не будь эволюции, ископаемые не выстраивались бы в осмысленном эволюционном порядке. Говорят, когда ворчливого биолога Дж. Халдейна спросили, какое наблюдение, предположительно, могло бы опровергнуть эволюцию, он прорычал: «Ископаемые кролики в докембрийскую эпоху!» (Этот геологический период завершился 543 млн лет назад.) Нужно ли говорить, что никаких докембрийских кроликов или иных анахроничных ископаемых никто никогда не обнаруживал.

Наконец, эволюционные изменения, даже крупные, почти всегда включают превращение старого в новое. Конечности наземных животных – это измененные, хорошо развившиеся конечности их предка-рыбы. Крошечные кости среднего уха у млекопитающих представляют собой не что иное, как измененные эволюцией челюсти их предков-рептилий. Крылья птиц возникли из конечностей динозавров. А киты представляют собой потомков сухопутных животных с вытянутым длинным телом, чьи передние конечности превратились в ласты, а ноздри переместились на макушку.

Если бы и существовал божественный творец, создававший организмы с чистого листа, подобно архитектору, разрабатывающему здания по чертежам, то нет ни единой причины, которая могла бы побудить его выводить новые виды постепенно, перекраивая и переделывая черты уже имеющихся. Будь мир создан таким верховным творцом, каждый биологический вид был бы сотворен с нуля. Однако естественный отбор может действовать, только изменяя то, что уже существует. Он не порождает новые черты из ниоткуда. Таким образом, дарвинизм прогнозирует, что новые виды будут модифицированными вариантами старых. А палеонтологическая летопись в полной мере подтверждает этот прогноз.