Эмбрионы в глубинах времени - [4]
Цифры, которые я привожу здесь, служат просто для иллюстрации того факта, что, если мы хотим понять эволюцию биологического разнообразия, взгляд в прошлое является основополагающим. Роль палеонтологии в описании исчезнувшего биологического разнообразия очевидна, но, помимо простого описания, существует ещё много способов, которыми палеонтология вносит свой вклад в эволюционную биологию.
Летопись окаменелостей и что она рассказала нам об индивидуальном развитии
Новые области для исследования, возникшие в ходе подъёма молекулярной биологии в последние десятилетия, вызвали целую волну вполне обоснованного энтузиазма. Это также привело к постановке в определённых кругах вопроса об оправданности дальнейшей работы в таких старых дисциплинах, как палеонтология. В контексте обсуждения этого вопроса многие из моих коллег выделили ряд специфичных аспектов, когда только обращение к палеонтологии способно помочь другим биологическим дисциплинам и создать целостную программу исследований. Они таковы:
1. Ископаемые остатки живых организмов образуют шкалу времени для эволюции. Древнейшие представители групп живых организмов из пород, датировка которых представляется возможной, предоставляют информацию о сроках, в течение которых, по крайней мере, могло произойти разделение между группами живых организмов. Если у нас имеются последовательности ДНК двух ныне живущих видов и благодаря этому знаем, насколько они различаются, и, если мы знаем, когда эти формы стали отличаться друг от друга в летописи окаменелостей, мы сможем определить скорость изменений в ДНК. Тогда эту скорость можно использовать для оценки времени дивергенции у других, родственных групп, для которых ископаемые остатки ещё не известны.
2. Ископаемые остатки предоставляют информацию об историческом распределении организмов в пространстве. Сам молодой Чарльз Дарвин обнаружил это во время своего кругосветного путешествия. Он описал ископаемых морских моллюсков из Анд, что явно указывало на драматические изменения, происходящие на протяжении геологического времени. Открытие ископаемых родственников утконоса в Южной Америке несколько лет назад, наряду с другими открытиями, даёт несомненное свидетельство в пользу ранее предполагавшихся фаунистических связей с Австралией. Распространение по всем южным континентам родственника ранних млекопитающих Lystrosaurus, существа размером с собаку, в триасе, а также ископаемых морских рептилий, называемых мезозаврами, в пермский период, даёт независимые свидетельства в пользу дрейфа континентов. Ископаемые остатки документально свидетельствуют о существовании в прошлом на островах многих видов, на которые повлияло присутствие человека, во многих случаях приведшее их к вымиранию в доисторические времена, как это случилось со многими гигантскими лемурами, найденными в пещерах на Мадагаскаре. Список примеров, действительно, очень длинный, и значение ископаемых остатков в решении (и создании) биогеографических загадок, а также их роль в проверке гипотез, основанных на ныне живущих видах, бесспорны.
3. Ископаемые остатки могут документировать порядок, в котором появился комплекс особенностей, в настоящее время являющийся диагностическим для современной группы организмов или для вида. Современные млекопитающие являются, в дополнение ко многим другим признакам, уникальными обладателями волос, молочных желёз и двух смен зубов. Однако, мы знаем, что эти черты появились не все сразу, что отражено в богатой летописи окаменелостей, уходящей в прошлое примерно на 315 миллионов лет — это минимальное время, обозначенное ископаемыми остатками для расхождения родословных линий млекопитающих и рептилий от их общего предка.
4. Ископаемые остатки, документирующие происхождение групп ныне живущих видов, критически важны для проверки родственных отношений между живыми организмами. Без вымерших динозавров-теропод, иллюстрирующих происхождение птиц, например, гораздо труднее понять, как курица может быть более близким родственником черепахе, чем млекопитающему. Окаменелости улучшают точность реконструкции эволюционного древа путём установления того факта, что признаки могут эволюционировать параллельно, как, например, постоянная температура тела у птиц и млекопитающих. Они также могут давать прямую информациюотносительно того, как выглядели первые перья и волосы этих животных на ранних этапах эволюции. Ископаемые остатки часто документируют организмы с уникальной мозаикой особенностей, которая является ключевой для нашего понимания происхождения и функции тех или иных признаков у ныне живущих организмов. Тероподы демонстрируют уникальную комбинацию особенностей, о которых мы бы не узнали, если бы смотрели только на ныне живущие виды. Кто бы мог предположить, что эти существа, жившие в меловой период, такие, как наземный Tyrannosaurus rex, обладали разноцветными перьями?[6]
К летописи окаменелостей, пусть и такой неполной, как она есть, нужно относиться очень бережно как к наиболее важному источнику свидетельств того, что в действительности происходило на протяжении больших отрезков времени, охватывающих крупномасштабные эволюционные изменения. С помощью палеонтологических исследований могут быть разрешены фундаментальные вопросы, касающиеся эволюции. Например:
