Трилобиты. Свидетели эволюции - Ричард Форти

И теперь, глядя собственными глазами в глаза трилобита, вы узнаете родственный взгляд, уходящий назад на сотни миллионов лет. Грустно, что трилобит не сможет вам ободряюще подмигнуть. Мы с трилобитом похожи, но лишь в тот момент (момент в геологическом масштабе времени) геологической истории, когда зародился организм со светочувствительной клеткой. Затем деление и усложнение таких клеток навечно связалось и опечаталось инструкциями, продиктованными нуждами главенствующего в нашем мире световосприятия. Можно ли сомневаться, что, как только зрение стало реализованной возможностью, его носители немедленно были вознаграждены всяческими преимуществами? Пищу можно было распознать по одной только форме, а приближение врага заслоняло весь свет. Естественно, чем яснее можно было увидеть малейшее движение, чем четче различались детали, тем больше награда, тем охотнее поддерживала эволюция любое усовершенствование на этом пути. Теперь имело смысл раскраситься, привлечь внимание брачного партнера. Цвет приспособлен и для другого. Тонкий обман камуфляжа, махинации мимикрии используют всю палитру Природы, являются очевидным логическим продолжением. Без этого момента прозрения природные цвета наляпались бы как попало — мазок красного там, пятно зеленого здесь. Хотя цвет есть случайное свойство многих биологических молекул, но их наборы вовсе неслучайны, зрение задает им роли и содержательно раскрашивает планету.

Что же до того, когда это произошло, то мы знаем, что у самых первых трилобитов уже была хорошо развитая зрительная система. У одного из древнейших трилобитов, Fallotaspis из Марокко, глаза были довольно крупными. Этот трилобит датируется примерно 540-535 млн. лет назад, значит, глаза уже появились к этому времени. Некоторые мягкотелые животные, представители фауны Чэнцзян в Китае, тоже имели глаза — и даже на стебельках. У членистоногих, подобных Fuxianhuia, глаза, по-видимому, были выставлены вперед, тогда как у трилобитов они сидели на макушке головы, на панцире. Отсюда ясно, что уже к кембрийскому «зачину» членистоногие приобрели много вариантов глаз. Но я собираюсь чуть позже обсудить вопрос, произошло ли это в ходе ускоренной эволюции — во время кембрийского взрыва — или в какой-то другой момент. А здесь лишь подчеркну, что, по свидетельству безошибочных ископаемых, глаза появились задолго до отметки 540 млн. лет назад.

Как оценить время появления глаз в докембрии? Для этого есть несколько разных непрямых способов. Вспомним, что в до-кембрийских породах ископаемые остатки многоклеточной жизни весьма редки и о животных с глазами нет никаких твердых (в буквальном смысле) свидетельств. Вполне вероятно, что все они были маленькими, мягкотелыми и явно не имели прочных раковинок и скорлупок, какие обрели их наследники-трилобиты. Мы вынуждены обходиться без явных улик, опираясь лишь на следы отдаленных событий, видимые на ныне живущих животных. Так как мы учитываем, что животные происходят один от другого непрерывной чередой, то хорошо бы выяснить, когда от общего безглазого ствола отделилась первая (ее называют базальной) зрячая группа. Те, кто приобрел глаза, позже разделились на множество и множество различных ветвей, дав в конце концов совсем непохожих зрителей: и китов, и блох, и осьминогов, и орангутанов. Но для вопроса о происхождении глаз это не столь важно. Важнее датировать тот пункт на дороге эволюции, где находится поворот к новому свойству, — эта точка называется временем дивергенции. Нужно понять, когда высшие животные отделились от плоских червей, прихватив с собой в дорогу приказ «Сделай глаза!», который исполняется и сегодня. Время дивергенции можно приблизительно оценить по сумме генетических изменений, которые накопились с того момента. Мутации идут постоянно; они постепенно складируются в геноме, подобно угрызениям совести у дурного человека, — сказывается эффект накопления. Эти накопленные мутации — своего рода часы, которые отсчитывают миллионы лет, если выбрать подходящий участок генома. Есть часы «быстрые» и часы «медленные», а чтобы заглянуть в докембрий, нам понадобятся самые медленные часы, которые настраиваются по самой-самой неподатливой (консервативной) части генома. Нам нужно воспользоваться генетическим коллективным бессознательным, общим для всех животных. В генетической последовательности некоторые разделы, как было доказано, особенно хороши для попыток датирования отдаленных эволюционных событий. Внутри каждой живой клетки есть множество крошечных глобул, называемых рибосомами; они расположены в тех отделах клетки, где активно идет синтез белка. Около 60% рибосомы состоит из рибонуклеиновой кислоты (РНК). У некоторых участков этой РНК имеется как раз та правильная степень консерватизма, которая позволяет измерять и калибровать интересующие нас изменения, — часы не слишком медленные, чтобы не казаться застрявшими навечно, но и не слишком быстрые, так что стрелка не успевает пробежать два круга по циферблату. Молекулы рибосомальных РНК есть у всех живых существ, в том числе и у тех, что нас занимают, поэтому генетические изменения, которые суммировались в течение сотен тысячелетий по всему филогенетическому пути, позволяют откалибровать общую для всех временную шкалу. Однако не все так просто: надежность РНК-часов совсем не очевидна. И многих моих коллег занимает вопрос: сколько шума содержит генетический РНК-сигнал, не имеющий ничего общего с тиканьем геологических часов. За последние десятилетия много раз проводились оценки времени дивергенции, все они базировались на разных наборах генов и разных «кусочках» молекулы РНК. Также поучаствовали в оценке времени дивергенции и данные о самих ядерных ДНК, они постепенно входили в научный обиход по мере расшифровки этих колоссальных, до поры закрытых массивов. Некоторые из белок-кодирующих генов находятся не в ядре клетки, а в митохондриях, и по этим генам удобно отсчитывать древность генетического наследия. Для меня убедительно то, что разные оценки докембрийских моментов дивергенции, полученные по разным генам и разными методами, имеют один и тот же порядок, т.е. более или менее сходятся. Многие неудовлетворительные оценки так или иначе обсуждаются и отклоняются. Так, бывало, зайдешь в старомодную лавку часовщика, а там, в какофонии электрического шуршания и тиканья, отсчитывают время сотни часов; одни из них живут в каком-то своем временном мире и у них ночь, а другие показывают что-то около половины второго дня… Сколько времени, точно неизвестно, но ясно, что половина второго ближе к истине, по крайней мере явно не раннее утро и не время пятичасового чаепития. Так и со временем молекулярных «часов». Кажется, вполне обоснованным утверждение, что далекий общий предок двух интересующих нас филогенетических линий — морской звезды и человека, с одной стороны, и мухи и трилобита, с другой[18] — жил где-то между 750 млн. и 1250 млн. лет назад: уже не раннее утро в истории жизни, но и не время чаепития. У этого общего предка уже была пара примитивных глаз. Если верить этой оценке, трилобиты появились примерно через 250 млн. лет после образования глаз у животных, а может, и через 500 млн. Трилобиты являются зримой отметкой половины эволюционного пути, пройденного животными с глазами, свидетельством непрерывной работы одних и тех же генов эмбрионального развития. Ободренные современными данными генетики, мы можем говорить о родственных связях трилобитов, чего не могли себе позволить ученые XIX в., впервые взглянувшие трилобитам в каменные глаза. Для них трилобит был существом чужеземным, чья связь с миром живых виделась отдаленно и почти неуловимо. Они могли лишь ощущать какую-то тонкую нить общего родства, но вряд ли даже интуитивно предполагали, что в строении трилобита имеется кое-что общее и с нашими эмбрионами. Знания теснее связали нас с нашим прошлым. «Посмотри мне в глаза, — будто говорит трилобит, — и ты увидишь в них отголоски собственной истории». На самом деле, рассуждения об общей истории зрения не так уж тривиальны. В нашем мире, где доминирует зрение, увидеть — зачастую означает понять. Радость понимания мы приветствуем словами «О! Вижу!». Метафоры, связанные со зрением, повсюду сопровождают процесс осмысления: мы фокусируемся на проблеме, мы освещаем свою точку зрения, мы рассматриваем цели, задачи и вопросы, мы видим истинное положение дел, умного человека называем прозорливым, а совершенно понятное — прозрачным. Если что-то видим собственными глазами, то безоговорочно принимаем увиденное за истину. Фокусник переворачивает эту надежную правду с ног на голову: вот вы видите нечто, а вот оно исчезает. Нас нервируют эти трюки, потому что мы истово верим своим глазам. Поэтому если понять историю зрения, то, возможно, таким способом можно попытаться ощутить, каким видел мир наш древний родич в далекие геологические эпохи, каким он его знал. И чтобы описать, что за подводный мир отражался в его глазах, мы сможем воспользоваться приложимыми к современному миру свойствами зрительного восприятия — цветом, формой, размером. Так, и наоборот, если мы увидим то, что видел некогда трилобит, это будет означать, что мы принимаем его в мир собственного понимания.