Бесконечное число самых прекрасных форм. Новая наука эво-дево и эволюция царства животных

На первый взгляд может показаться, что вариантов строения животных слишком много. Однако есть несколько давно устоявшихся эволюционных тенденций, определяющих их дизайн, о которых мы и поговорим. В этой главе мы займемся поиском некоторых общих закономерностей строения и эволюции животных, чтобы свести это сбивающее с толку разнообразие к нескольким основным типам.

Строим животных из кубиков

Основная закономерность строения животных становится очевидной уже в тот момент, когда пытаешься понять, что это за кость или зуб ты подхватил лопатой со дна реки во Флориде. Сложность в том, чтобы одновременно определить, какому животному принадлежал этот фрагмент и к какой части тела он относится. Почему это так трудно? На этом примере мы наблюдаем одну из закономерностей строения животных. Близкородственные животные, например, позвоночные, собраны из очень похожих деталей.

Рис. 1.2. Модульное строение позвоночных. Вверху: отпечаток десятисантиметровой саламандры юрского периода. Внизу: скелет пятиметрового зауропода Camarasaurus, также юрского периода. Фото саламандры предоставлено Нилом Шубином из Университета Чикаго, фото зауропода — Музеем естественной истории Карнеги.

Допустим, с небольшой помощью экспертов, нам удалось установить, что фрагмент кости принадлежал вымершей морской корове. Допустим, это ребро. Но какое? А если это фаланга пальца вымершей лошади, то какого именно пальца? Разглядывая отдельные кости, ответить на этот вопрос чрезвычайно сложно. Тут мы сталкиваемся со второй закономерностью строения животных: животные собраны из определенного набора сходных элементов, как будто из кубиков.

Некоторые из этих деталей могут быть небольшими, как фаланги пальцев, другие — огромными, как позвонки некоторых позвоночных. Эти основные элементы очень древние, и их пропорции сохранились у животных самого разного размера. Гигантский динозавр из группы зауропод и маленькая саламандра, жившие во время юрского периода (свыше 150 млн лет назад), демонстрируют одинаковую архитектуру, основанную

На ПОВТОРЯЮЩИХСЯ МОДУЛЯХ (рис 1.2).

Модульный дизайн характерен не только для позвоночных. В знаменитой сланцевой формации Берджес в Канаде обнаружены первые крупные и сложные животные, жившие в морях кембрийского периода свыше 500 млн лет назад. Они демонстрируют все те варианты модульного плана строения, которые характерны и для их современных потомков (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Модульная организация животных кембрийского периода. Ayshaeia pedunculata из группы Lobopodia (вверху) и трилобит Olenoides serratus (внизу) состоят из повторяющихся модулей. Фотографии предоставлены Чипом Кларком, Смитсоновский Институт.

Окаменелости привлекают нас по нескольким причинам. Безусловно, мы испытываем восторг и благоговение, когда прикасаемся к вымершим животным, обитавшим в давным-давно исчезнувших мирах. Но, кроме того, нас завораживает их форма. Эти окаменелости демонстрируют сохранившуюся в ходе эволюции тенденцию модульной сборки тел из повторяющихся элементов.

В отдельных частях тела животных также наблюдается модульное строение. Например, наши конечности содержат повторяющиеся элементы: каждая состоит из нескольких частей (бедро, голень, лодыжка; плечо, предплечье, кисть), а кисти и ступни имеют по пять похожих пальцев (рис. 1.4). Модульная структура конечностей четвероногих животных имеет очень древнее происхождение, что со всей очевидностью демонстрируют ископаемые остатки, относящиеся к юрскому периоду.

Рис. 1.4. Модульное строение человеческой руки. Рентгеновский снимок демонстрирует, что все пальцы состоят из сериального набора повторяющихся костных элементов. Фотография предоставлена Джейми Кэрролл.