Книга Бесконечное число самых прекрасных форм - Шон Кэрролл

Интересно узнать, зачем урбилатерии нужно было такое множество генов? И действительно ли это животное напоминало невыразительного червяка? Связано ли наличие столь большого числа генов с тем, что это существо обладало сложными анатомией и поведением?

Один из способов объяснить сходство функций генов развития у различных животных заключается в том, чтобы наделить эту самую урбилатерию определенными анатомическими характеристиками, за которые эти гены отвечают. Мы не знаем точно, насколько сложным был этот организм, но логическим путем можем прийти к определенным заключениям. К примеру, были ли у урбилатерии глаза? Вероятно, не такие крупные и выразительные, как у трилобитов кембрийского периода. Существо с большими сложными глазами, скорее всего, должно было бы сохраниться в виде окаменелостей. Однако, поскольку у представителей обеих основных ветвей двустороннесимметричных животных есть ген Рах-6 и другие гены, участвующие в построении глаза, урбилатерия должна была иметь какие-то глазные пятна или светочувствительный орган, состоящий из фоточувствительных клеток, расположенных в определенном порядке.

Используя туже логику, можно задаться вопросом, были ли у урбилатерии конечности. Палеонтологи находят в ископаемых осадочных породах извилистые следы, оставленные передвигающимися животными, однако только в кембрийском периоде таких следов становится действительно много. Так что маловероятно, что урбилатерия обладала полноценными конечностями. Но гены, необходимые для построения конечностей, у нее определенно были. Эти гены используются для создания любого рода отростков на туловище животного. Таким образом, даже если урбилатерия не умела ходить или плавать, она могла иметь отростки, отходящие от туловища; возможно, они помогали ей находить пищу (сенсорный аппарат) или затаскивать ее в рот (ротовые придатки или щупальца). Позднее, в кембрийском периоде, эти гены стали использоваться для формирования полноценных конечностей для ходьбы или плавания.

Мы знаем, что у урбилатерии был ген tinman, но было ли у нее сердце? Конечно, у нее не было такого сложного современного сердца, как у нас. Но это могла быть группа сокращающихся клеток, проталкивающих жидкость по телу. Кроме того, наличие нескольких Hox-генов указывает на то, что передняя, средняя и задняя части этого животного различались между собой. Наконец, используя наши знания о генах и известных нам закономерностях развития, мы можем утверждать, что урбилатерия имела сквозную кишку, рот и анус. Кроме того, мы можем сказать, что она обладала мышечными, нервными, сократительными, фоторецепторными, пищеварительными, секреторными и фагоцитирующими клетками, поскольку все эти виды клеток существуют у ее потомков. Нам неизвестно, в какой степени эти клетки были организованы в специализированные органы, которые мы могли бы назвать глазами, сердцем, конечностями и т.д. Однако уровень организации должен был быть достаточно высоким, поскольку именно в тот период гены Рах-6, D//, tinman, Hox и др. начали играть роль, которая сохранялась за ними более 500 млн лет.

Но мы ничего не можем сказать с уверенностью, пока не обнаружим окончательных доказательств в виде окаменелостей (и в настоящее время ведутся поиски новых мест и типов отложений). Впрочем, эво-дево позволяет нарисовать предварительный портрет этого существа: это животное обладало всеми генами, необходимыми для построения сложного тела, и уже достигло определенного уровня анатомической сложности.

Дарвин тоже рассуждал на тему о наших предшественниках в письме к Чарльзу Лайелю[6]. Экстраполируя свои знания о позвоночных, он писал: "Нашим предшественником было животное, которое дышало водой, имело плавательный пузырь, большой хвост для плавания, несовершенный череп и, безо всяких сомнений, было гермафродитом! Вот приятное родство для человека". Открытие сходных черт у большинства групп животных позволяет нам уйти еще дальше в глубины времен, к еще более примитивным созданиям, по сравнению с которыми дарвиновский образ предшественника кажется чрезвычайно сложным.

Так что гордитесь своими предками!

Кембрийский взрыв: так много членистоногих и так мало времени

Геологическая граница кембрийского периода отстоит от нашего времени приблизительно на 543±1 млн лет. Однако эта граница не совпадает с резким всплеском в эволюции животных: всего несколько форм обнаруживается в палеонтологической летописи за следующие 15-20 млн лет. И только потом появились настоящие членистоногие, хордовые, иглокожие и плеченогие. Поскольку эти формы явственно отличались друг от друга (иначе их нельзя было бы классифицировать), скорее всего, диверсификация отдельных линий продолжалась уже долгое время, хотя следов этого процесса в палеонтологической летописи мы пока не находим.

Один из ведущих палеонтологов, восстанавливающих события кембрийского периода, Саймон Конвей Моррис, сравнил эту раннюю фазу диверсификации с бикфордовым шнуром, конец которого теряется в глубине веков. Мы не знаем, какой была длина этого шнура, но в начале кембрийского периода огонь достиг пороховой бочки и произошел взрыв разнообразия форм. Появились не просто отдельные представители основных групп животных, но огромное разнообразие вариаций основных планов строения. Только в сланцах Берджес обнаружено около 140 видов животных, относящихся более чем к десяти типам. Находки в других местах дополнили это изобилие. Ископаемые из района Чэнцзян в провинции Юньнань в Китае особенно знамениты своей великолепной сохранностью, и, что еще важнее, они на 15 млн лет старше берджесских окаменелостей. Фауна из района Чэнцзян позволяет датировать появление некоторых групп животных более ранним временем. На этом участке раскопки ведутся очень активно и растет число ошеломляющих находок. Среди них — остатки некоторых фантастических позвоночных, о которых я вкратце расскажу. Кроме того, эта фауна — моментальный снимок из другого времени и из другой части света. Окаменелости, обнаруженные в Чэнцзяне и Берджесе, показывают, что наибольшее разнообразие наблюдалось среди представителей двух групп животных — членистоногих и лопастеногих (тип Lobopodia). Лопастеногие животные, имевшие простые ноги, не состоявшие из отдельных члеников, известны мало, однако они сыграли ключевую роль в эволюции членистоногих и в событиях кембрийского периода в целом.

Абсолютное большинство среди фауны кембрийского периода составляют членистоногие. К ним относится треть или более всех ископаемых видов, обнаруженных в сланцах Берджес. Среди них и широко известные трилобиты, такие как Olenoides serratus (с. 136) или Naroaoia compacta, и менее известные Waptia fieldensis, Marrella splendens (доминирующий Вид среди ископаемых сланцев Берджес), а также Canodaspis perfecta (рис. 6.3). Общим для всех этих животных является сходное строение большинства сегментов тела и ассоциированных с ними конечностей. Причем такое строение характерно не только для членистоногих — лопастеногие также имеют большое количество однотипных частей тела.