Великие вымирания - Ли Чонмо

Как вообще мог появиться такой сложный орган, если он развивался поэтапно? Попробуем разобраться с помощью цифр. Если в каждом поколении мутации составляли всего 0,005 %, то для превращения простого светочувствительного пятна в полноценный глаз потребовалось бы 400 тысяч поколений. Даже если считать, что одно поколение длится один год, то на это ушло бы 400 тысяч лет. А значит, миллиона лет для такого процесса более чем достаточно.

Однако есть люди, которые не согласны с этим утверждением. Они приходят в нездоровое возбуждение, когда слышат фразу «эволюция без цели». Это сторонники креационизма – приверженцы идеи разумного замысла. Они утверждают, что глаз слишком сложен, чтобы возникнуть путем эволюции, а значит, его кто-то создал. Однако эволюция не преследует определённую цель. Она работает через случайные мутации и естественный отбор, постепенно создавая сложные структуры, такие как глаз.

Неужели это правда? Даже мы, трилобиты, признаём, что глаз – удивительно сложный орган. Именно поэтому его эволюцию так непросто объяснить. Чарльз Дарвин откровенно высказался об этом в своём знаменитом труде «Происхождение видов». Вот что он пишет: «Учитывая все эти удивительные функции, предположить, что глаз сформировался с помощью естественного отбора, кажется совершенно абсурдным».

Но не стоит сдаваться. Настоящая наука начинается именно с честного признания: «Мы пока не знаем». И Дарвин не просто признал сложность проблемы, а увидел в ней вызов, который нужно было преодолеть. Его теория естественного отбора основана на идее, что маленькие полезные изменения накапливаются с течением времени и постепенно превращаются в сложные структуры. Однако глаз казался слишком сложным, чтобы его появление можно было объяснить таким постепенным процессом. Как мог простой светочувствительный участок кожи превратиться в полноценный глаз? Какие стадии для этого были нужны?

Одной из ключевых задач Дарвина было выявление правдоподобных промежуточных стадий в эволюции глаза. При этом каждая такая стадия должна была быть функциональной и давать организму определённое преимущество в борьбе за выживание. Требовалось объяснить, каким образом даже неполноценный, частично сформированный глаз мог приносить пользу и как каждый этап его развития мог закрепляться в ходе естественного отбора.

Дарвин задумывался над тем, как естественный отбор мог создать орган, столь идеально приспособленный к своим функциям. Мысль о том, что такой сложный орган, как глаз, мог возникнуть без какого-либо преднамеренного замысла, казалась почти невозможной. Тем не менее, несмотря на эти сомнения, Дарвин не считал эволюцию глаза неразрешимой проблемой для своей теории. Он привел несколько доводов в поддержку своей точки зрения.

Во-первых, Дарвин обратил внимание на то, что сложность глаз у современных организмов варьируется. Даже сегодня в природе можно встретить как примитивные светочувствительные клетки, так и сложные глаза позвоночных, устроенные по принципу камеры. Такое разнообразие свидетельствует о том, что между этими крайностями могли существовать многочисленные промежуточные формы, каждая из которых давала организму определенные преимущества. Дарвин также утверждал, что даже небольшое улучшение чувствительности к свету или способности обнаруживать движение могло значительно повысить шансы на выживание. Таким образом, каждая промежуточная стадия эволюции глаза могла приносить пользу и становиться объектом естественного отбора.

Во-вторых, Дарвин подчеркивал силу постепенных изменений, накапливающихся на протяжении длительного времени. Небольшие постепенные улучшения могут в итоге привести к появлению сложных структур. Если простая светочувствительная поверхность постепенно совершенствуется, со временем она может превратиться в полностью развитый глаз. Дарвин осознавал, что его понимание этого процесса ограничено знаниями его времени. Однако он был уверен, что дальнейшие научные исследования помогут лучше разобраться в том, как эволюционировали такие сложные органы, как глаз.

Последователи Дарвина не оставили этот вопрос без внимания. Причина, по которой различные формы глаз достигли такой высокой сложности, довольно проста: на Землю беспрерывно падает свет, исходящий от Солнца. Когда свет сталкивается с окрашенным веществом, он больше не может распространяться дальше, а молекулы этого вещества изменяют свою форму, выделяя при этом небольшое количество энергии. Эта энергия каким-то образом влияет на клетки, и именно здесь начинается зрение.

Существует эксперимент, который позволяет оценить, сколько времени мог занять процесс усложнения первых глаз. Шведские биологи Дан Нильссон и Сюзанна Пелгер провели компьютерное моделирование. Они исходили из того, что так называемый камерный глаз, способный воспринимать свет, направление, форму и цвет, состоит из трёх основных тканей. Был смоделирован процесс эволюции очень простых форм этих трёх тканей в сложный камерный глаз. Результаты эксперимента показали, что три плоские ткани, которые нельзя было назвать глазом, эволюционировали в камерный глаз с полноценным хрусталиком за 364 тысячи поколений. Если учитывать, что одно поколение у мелких морских животных обычно длится менее года, то время, необходимое для эволюции, составило менее 500 тысяч лет.

Этот результат совпадает с предыдущими расчётами. Конечно, Нильссон и Пелгер не включили в свой эксперимент процесс эволюции светочувствительных клеток и деталей структуры глаза, но их работа достаточно убедительно показала, что эволюция зрения – это не отвесная скала, а пологий холм, на который вполне можно подняться.

Похожи ли глаза трилобитов и человека?

Наши глаза не всегда были такими сложными, как сейчас. Изначально это были просто светочувствительные участки, которые могли отличить день от ночи, определить, проходит ли тень над головой и насколько велика вероятность, что это хищник. Но по мере того, как окружающая среда становилась все более конкурентной, потребность в лучшем зрении стала очевидной. Теперь выживали только те особи, у которых были более совершенные глаза. Это и есть эволюция.

Свет существовал с момента Большого взрыва. Однако до кембрийского периода зрение ещё отсутствовало, поэтому свет не имел особого значения для живых организмов. Но как только появились глаза, они стали мощнейшим фактором естественного отбора.

Главное правило выживания для животных-жертв – избежать участи быть съеденными. У таких животных глаза обычно расположены по бокам головы. Они не дают чёткого изображения, обеспечивают широкий обзор. В противоположность этому, для хищников первостепенное значение имеет поиск пищи. Забота о других хищниках или конкурентах отходит на второй план. Для успешной охоты необходимо точно определять расстояние до добычи. Поэтому у хищников пара глаз обычно расположена впереди.

Появление глаз изменило всё. Всем животным пришлось приспосабливаться к жизни в мире, где существует зрение. Червеобразные были вынуждены обзавестись защитным панцирем, развить предупреждающую окраску, научиться маскироваться или приобрести навыки плавания, позволяющие уходить от преследователей.

Вслед за глазами в эволюции последовало развитие рта. У примитивных трилобитов не было ни крепких конечностей, чтобы удерживать добычу, ни сильных челюстей, чтобы кусать её плоть. Наблюдая за своими соседями, свободно плавающими вокруг, они испытывали эволюционное давление в пользу формирования твёрдых частей тела. Со