Звери до нас. Нерассказанная история происхождения млекопитающих

Пока Лайель обо всем этом размышлял, его друг Уильям Бродерип обнаружил вторую челюсть млекопитающего из Стоунсфилда – причем другого вида. Международная группа геологов повторно изучила стратиграфию карьеров Стоунсфилда и согласилась с тем, что она действительно принадлежит к вторичному периоду. Все-таки челюсти млекопитающих принадлежали юрскому периоду, и в оолите обитал не один, а два вида опоссумов. Это было большим утешением для Лайеля. «Вот и пришел конец… теории стремления к совершенству! – писал он своему отцу в 1827 году. – В Оолите были все, кроме человека»6. Другими словами, идея преобразования доказала свою неправоту, поскольку во времена рептилий сумчатые были такими же, как и сегодня.

В восемнадцатом веке идея вымирания казалась немыслимой. Зачем Богу создавать жизнь, а потом стирать ее с лица земли? Многие западные мыслители утверждали, что животные, кости которых находили в древних отложениях, все еще где-то здесь – просто мы их пока не нашли. Ламарк тоже не верил, что животные могли полностью исчезнуть, и потому утверждал, что они, должно быть, быстро трансформировались в другие формы. Случайное обнаружение «живых окаменелостей», казалось, говорило в пользу того, что все эти виды по-прежнему где-то здесь.

Но по мере того, как европейцы наводняли и исследовали остальной мир, стало ясно, что скрытых долин, где резвятся мамонты [12], или неоткрытых колоний аммонитов, прячущихся в рифах, попросту нет. Появлялось все больше и больше костей существ, которых явно больше не существовало.

Возможно, Кювье и выступал категорически против эволюции, но он первым рискнул своей шеей и заявил, что виды могут вымереть. Собрав воедино новые убедительные свидетельства из летописи окаменелостей, геологи и палеонтологи убедили мир в реальности вымирания.

Убежденный предоставленными доказательствами, Лайель утверждал во втором томе «Основных начал», что виды возникали, а иногда и вымирали и что это можно увидеть в биостратиграфии, поскольку организмы сохранялись в отложениях. Что касается происхождения этих видов… он подстраховался и оставил этот вопрос без ответа.

Если и можно что-то сказать об ученых девятнадцатого века, так это то, что они любили большие теории, объясняющие все. Будь то Ламарк, Кювье или Лайель, ученые искали всеобъемлющие правила, управляющие миром. Бакленд ничем не отличался. Одним из его величайших вкладов в этот век великих идей стал непосредственный результат исследования челюстей млекопитающих из Стоунсфилда.

Теперь, когда было доказано их древнее происхождение и то, что они жили в мире, как с наземной, так и морской средой обитания, появление млекопитающих в эру рептилий все еще требовало объяснения. Которое Бакленд нашел в работах энергичного молодого британского анатома, чья звезда быстро взошла и затмила Кювье, когда тот умер в 1832 году в возрасте всего 62 лет.

Ричард Оуэн родился в 1804 году в семье богатого торговца из Ланкастера. Получив образование хирурга, он вместо этого работал ассистентом в музее. Обладая острым умом и приверженностью к сравнительной анатомии, он быстро продвинулся по служебной лестнице и всю свою карьеру посвятил научному пониманию анатомии животных, в том числе ископаемых. Музей естествознания в Лондоне в конечном счете обязан ему своим существованием. А еще именно он в 1842 году ввел термин «динозавр».

Но в характере Оуэна была темная, неприятная черта. Он целеустремленно уничтожал тех, кто ему не нравился или с кем он был не согласен. Позже он стал сварливым и ожесточенным человеком, изо всех сил пытающимся смириться с тем, что научный мир двигался дальше без его участия. Тем не менее наше понимание эволюции млекопитающих по-прежнему во многом обязано его научному вкладу.

Mammalia, таксономическая группа, включающая людей и прочих животных, производящих молоко, была названа в 1757 году. Этот термин буквально означает «из груди». Хотя млекопитающие также обладают шерстью [13] и уникальной анатомией уха, о которой мы подробнее узнаем позже, Карл Линней, основатель систематики, решил сделать акцент именно на грудном вскармливании. Из шести основных групп, названных Линнеем в 1700-х годах, в которые входили Aves (птицы) и Amphibia (земноводные), млекопитающие единственные названы по признаку, присущему только одному полу, что делает его работу по систематике особенно политизированной [14].

Сегодня млекопитающие делятся на три основные группы: плацентарные млекопитающие, сумчатые и однопроходные. Мы, люди, принадлежим к плацентарным: в общих чертах они отличаются тем, что их растущий эмбрион развивается внутри матки, получая необходимые питательные вещества через плаценту. У сумчатых также есть плацента в утробе матери, но их потомство рождается гораздо раньше и обычно завершает свое развитие в сумке. Большинство ныне живущих млекопитающих – плацентарные, и почти все остальные – сумчатые. Вскоре мы вернемся к однопроходным – единственным млекопитающим, откладывающим яйца, среди которых утконос и ехидна из Австралазии.

В 1834 году Ричард Оуэн с исключительными подробностями описал репродуктивные органы кенгуру. Он сравнил их с другими сумчатыми, плацентарными млекопитающими, недавно открытыми однопроходными и, наконец, с рептилиями и птицами. Органы сумчатых, сказал Оуэн, больше напоминали однопроходных млекопитающих. Согласно его наблюдениям, репродуктивные органы однопроходных и сумчатых имели некоторое сходство с рептилиями [15]. Связав это с другими особенностями их анатомии, он затем утверждал, что «у Mammalia мозг совершенен: мы можем проследить по различным порядкам возрастающее усложнение этого органа, пока не обнаружим, что у человека он достиг того состояния, которое так сильно отличает его от остального класса»7.

Бакленд, прочитав впечатляющие подробные выводы Оуэна, согласился с его мнением, что сумчатые представляют собой «промежуточное положение» между рептилиями и плацентарными млекопитающими. Однопроходные, которые считались еще более низшими, чем сумчатые, должны были появиться в истории жизни еще раньше. Это, по-видимому, объясняло, как сумчатое млекопитающее могло появиться в эру рептилий: они населяли мир, который все еще был слишком первобытным для высокоразвитых плацентарных млекопитающих. Сумчатые Стоунсфилда были примитивными предшественниками великой «эры млекопитающих».

Когда в 1836 году Бакленд реконструировал животных из вторичных отложений, нарисовав двух маленьких сумчатых мышей, сжавшихся рядом с гигантскими летающими и морскими рептилиями, все стало на свои места как для общественности, так и для ученых. Логично было предположить, что сумчатые существовали бок о бок с динозаврами в первобытной версии мира и в конечном счете их почти полностью заменили высшие плацентарные млекопитающие. Это разделение на «примитивных» и «продвинутых» млекопитающих, возможно, было одним из самых настойчивых вкладов Бакленда в наше представление о жизни на Земле.

Такая картина мира была основана на многих заблуждениях, а также на чувстве собственного превосходства, свойственного «европейской империи». Ключевым недостатком была мысль о том, что сумчатые и однопроходные каким-то образом менее развиты, чем другие млекопитающие. Эта идея настолько укоренилась, что сохраняется и в двадцать первом веке. Но она не имеет ничего общего с правдой.

История утконоса – это сказ о резне и непонимании [16]. Впервые утконоса отправили в Англию из Австралии в 1798 году. Поскольку натуралисты и анатомы, пытавшиеся описать новые виды, были белыми европейцами, они были изначально предвзяты в своих наблюдениях за животными, присланными им из Нового Света, и пренебрежительно относились к тому, что им могли рассказать про них местные жители. Однако исследователи полагались на их опыт в выслеживании и поимке животных (а также в поиске и выкапывании окаменелостей). Несмотря на это, знания коренных народов редко признавались.

Поскольку в Старом Свете не было однопроходных или сумчатых млекопитающих, плацентарные считались нормой, а все остальные – отклонением от нормы. Научные, а также общественные высказывания и описания подчеркивали, что австралийские животные странные и чудные, – стереотип, который сохраняется и по сей день.

Нет никаких сомнений в том, что утконос Ornithorhynchus anatinus уникален в современном мире. Наряду с ехиднами Tachyglossus и Zaglossus эти животные на сегодняшний день единственные млекопитающие, откладывающие яйца. Прошло немало времени, прежде чем этот факт был неоспоримо доказан скептически настроенным научным истеблишментом, а после был воспринят как свидетельство их «примитивности». У самцов утконоса и некоторых самок на лодыжках расположены ядовитые шпоры, и хотя они вскармливают детенышей молоком – отличительный признак всех млекопитающих, – у них нет сосков, молоко выступает через участки кожи, чтобы потомство могло его слизать. В течение многих лет велись споры о том, могут ли утконос и ехидна вообще вырабатывать молоко.

Название отряда, однопроходные, означает «с одним отверстием», имея в виду их единственную точку входа и выхода для выделений, спаривания и откладывания яиц. Такое анатомическое строение чаще ассоциируется с птицами и рептилиями, чем с млекопитающими. В некотором смысле это объясняет, почему люди считали их допотопными или даже «рептильными» из-за сохранения этих характеристик, некоторые из которых были унаследованы от их предков-млекопитающих в раннем мезозое. Люди даже использовали термин «живое ископаемое».

Но такого понятия, как живое ископаемое, не существует. Однопроходные такие же «продвинутые», как и все мы. Естественный отбор не стоит на месте: гены продолжают развиваться, видоизменяясь и рекомбинируя с каждым поколением. Хотя некоторые группы животных могут внешне мало отличаться от своих предков, при ближайшем рассмотрении вы найдете множество различий. Понятия «примитивный» или «продвинутый» не существует в биологическом смысле, есть только изменения с течением времени, у эволюции также нет конечной цели, а потому формы жизни не улучшаются и не вырождаются.

Те случайные вариации, которые естественным образом возникают в популяции животных и которые помогают им выживать в любой данный момент времени, являются наилучшей адаптацией для данной популяции, в данной среде, в данный момент. В некоторых популяциях это в конечном итоге приводит к значительным и видимым изменениям в физиологии и анатомии. В других группах изменения более тонкие, поэтому стороннему наблюдателю они кажутся реликтами. Но винтики биологии не перестают вращаться. Можете быть уверены, что эти виды так же «продвинуты», как и любой другой существующий сегодня на Земле.

В додарвиновском мире механизмы естественного отбора были неизвестны великим умам, которые впервые исследовали однопроходных и сумчатых. Пока Оуэн описывал внутренности кенгуру в своей лаборатории, Дарвин находился на борту Корабля Его Величества «Бигль». Его кругосветное путешествие в качестве джентльмена-натуралиста на этом шлюпе королевского флота снабдило его опытом и информацией, необходимыми для понимания процессов эволюции. Благодаря этим знаниям и столетним исследованиям, направленным на их совершенствование, мы теперь видим однопроходных такими, какие они есть на самом деле.

Однопроходные действительно сохраняют некоторые характеристики более ранних млекопитающих, которые в других группах с тех пор изменились. Несмотря на это, они считаются, как это называют ученые, «высокоразвитыми», что означает, что они далеко ушли от основания своего генеалогического древа. Например, знаменитый «утиный клюв» – это совершенно уникальное устройство для обнаружения пищи, которое ранее не встречалось за всю историю существования вида млекопитающих [17].

Научное название «птицеподобный утконос» далеко от правды. В отличие от птичьего клюва, морда утконоса мягкая и изогнутая. Чего никто не знал, когда давал утконосу такое название, так это того, что вся морда усеяна более чем 40 000 точечных механо- и электрорецепторов, Млечный путь чувствительности. Механорецепторы обеспечивают уникальное чувство осязания. Когда утконос ныряет на дно пресноводных рек и озер материковой Австралии и Тасмании, он закрывает свои маленькие глазки и уши (расположенные сразу за глазами), и нос берет верх. Подобно руке, тянущейся в темноте, утконос использует свою морду, чтобы нащупать пищу на дне реки. Бешено шныряя своей мордой между камнями, утконос использует вторую линию передовых скрытых технологий: ряды электрорецепторов, которые улавливают электрические поля, генерируемые сокращениями мышц его добычи – червей, креветок и даже мелких рыб и амфибий.

Кости черепа под этим чувствительным «оборудованием» совершенно не похожи на оные у предков утконоса или любого другого млекопитающего, живущего сегодня. Верхняя челюсть, максилла, раздвоена. Каждая сторона изгибается к средней линии, как пара клещей. Зубов нет. Подобно призракам, они ненадолго появляются на ранних стадиях жизни утконоса, а затем исчезают, сменяясь роговыми пластинами. Не имея ископаемых однопроходных для сравнения, Оуэн предположил, что такой странный череп, должно быть, ничуть не изменился с древности. Теперь мы знаем, что утконос произошел от предка с обычным черепом и зубами. Именно из-за того, что утконосы настолько особенны и необычны, они наиболее уязвимы к потере среды обитания, вызванной человеческой деятельностью.

Ехидны, колючие сестры утконоса, тоже возымели поразительно измененную форму черепа, но для совершенно другой цели. Существует по меньшей мере четыре вида ехидн, обитающих в Австралии, Тасмании и Новой Гвинее. Внешне они чем-то напоминают пухлого, грязного ежа. Как и у утконоса, их морда также усеяна электро- и механорецепторами, однако ехидны пользуются и традиционными средствами при поиске пищи – острым слухом и обонянием. Ехидны предпочитают сушу, хотя, как и большинство животных, они достаточно хорошо плавают. Они физически приспособлены вырывать насекомых из-под земли, хватая их беспомощные беспозвоночные тельца своим липким языком. А посему череп ехидны представляет собой идеальную трубку для вытаскивания насекомых. У ехидн вообще нет зубов, а их нижние челюсти размером с зубочистку. Несмотря на это, «клюв» у них крепкий – с его помощью они могут копать и даже раскалывать полые бревна. Нередко им попадаются насекомые, слишком большие для их крошечных ртов, но это не проблема: они просто раздавливают пищу своим рылом-тараном, а затем слизывают питательные внутренности.

Другие млекопитающие с трубкообразном черепом, этакие коллеги-специалисты по насекомым, включают сумчатого намбата, плацентарного трубкозуба, муравьеда и панголина. Эти млекопитающие значительно разнятся с точки зрения биологического родства, принадлежа к трем основным ветвям млекопитающих. Тем не менее они независимо развили одну и ту же анатомию, чтобы отыскивать пищу и ее употреблять. Это называется конвергентной эволюцией, когда две группы животных приходят к одному и тому же адаптивному решению в ответ на окружающую среду. Это распространенная закономерность, которую мы видим в летописи окаменелостей и к которой мы будем еще не раз возвращаться по ходу нашей истории. Такое повторение форм поможет пролить свет на жизнь вымерших существ. Как раз таки конвергенцию Кювье тогда заметил в сходстве между неродственными животными, живущими в сходных условиях, что он ошибочно истолковал как свидетельство против биологических преобразований.

Итак, как генетически, так и анатомически современные однопроходные млекопитающие столь же развиты, как и любые другие. Да, их предки жили во времена динозавров, но, с другой стороны, и наши то же.

Примечания