Эмбрионы в глубинах времени - [5]

• Протекает ли эволюция с относительно постоянной скоростью путём экспоненциального увеличения числа родословных линий, прерываемых только событиями вымираний? Или же она протекает путём взрывного видообразования, включая «адаптивную радиацию», в остальное время оставаясь относительно стабильным процессом?

• Как может коренным образом меняться очень большое количество фенотипических признаков, не теряя своей структурной и функциональной интеграции, которой должен обладать любой жизнеспособный организм?

Чтобы проиллюстрировать важность ископаемых остатков, я упомянул о происхождении перьев и волос. Они рассматриваются как «эволюционные новшества»: особенности, которые очень отличаются от прежнего состояния и инновационные, и потому они так или иначе вели к новой главе в эволюционной истории, или же коррелировали с ней. Другой пример — эволюция рук и ног, поскольку она документирована для самых ранних представителей группы, к которой принадлежат наземные позвоночные. С чем биологи согласны, и на чём они делают упор вновь и вновь, так это с тем, что для того, чтобы понять эти новшества, вы должны знать, как они развивались в ходе индивидуальной истории организма, который обладает ими. Мы знаем человеческую руку как оформленное и гибкое сочетание скелета, мускулатуры, кожи, нервов, кровеносных сосудов и других тканей. Чтобы рассмотреть происхождение руки, вы должны вернуться назад во времени к нашему эмбриональному периоду, в течение которого формируются различные её компоненты. Какова их связь с другими частями тела? Какие гены задействованы в их развитии? Как объединяются мускулы, сухожилия и кости? Как утверждал эволюционный биолог Гюнтер Вагнер, «объяснение эволюционных новшеств равнозначно идентификации изменений в ходе индивидуального развития, которые делают новый признак возможным». Нам следует предпринять ещё одно путешествие назад во времени, чтобы понять происхождение руки, и это будет путешествие по геологическому времени, а не по времени жизни индивида. Первые ископаемые позвоночные с мускулистыми руками и ногами жили почти 400 миллионов лет назад. Изучая те ископаемые остатки, мы можем узнать тот экологический контекст, в котором эволюционировали руки, и комбинацию анатомических особенностей, которыми обладали те животные. Мы знаем что у самых ранних позвоночных с руками и ногами было больше пяти пальцев на каждой конечности, и что они были водными животными. Теперь представьте себе, что мы смогли вернуться назад в геологическом времени, а затем вернуться назад во времени индивидуального развития ныне вымерших животных, чтобы понять, как возникли их руки. Это гипотетическое путешествие воплощает объединение двух дисциплин, которые в первом приближении могут показаться весьма различными: палеонтологии и биологии развития. Но их отношения чрезвычайно близки. Мы можем вернуться назад во времени в истории этих дисциплин и их отношений, и увидеть, насколько давно признаны параллели между индивидуальными изменениями и трансформациями, которые документируют ископаемые остатки.

Отношения между палеонтологией и биологическими дисциплинами, изучающими индивидуальное развитие

Целые дисциплины или идеи возникают или утверждаются в канонах человеческого знания благодаря усилиям и успехам отдельных индивидуумов, у которых есть интерес, стимул и возможности заниматься тем или иным вопросом. Так, несомненно, произошло в случае с Жоржем Кювье, которого часто называют «отцом палеонтологии». Кювье получал образование главным образом в Штутгарте и жил в Париже в конце 1700-х — начале 1800-х годов.[7] В течение нескольких десятилетий он описал анатомию сотен ископаемых организмов, установив реальность процессов вымирания и изменения по мере течения геологического времени. Он жил до Дарвина и никогда не сочувствовал эволюционным идеям своего прежнего преподавателя Жана-Батиста Ламарка или же Этьена Жоффруа Сент-Илера, человека, очень интересовавшегося индивидуальным развитием организмов и столь же выдающегося, как и сам Кювье. Статуями или бюстами представителей всего этого ушедшего цвета французской науки может полюбоваться любой турист в Париже, посетив замечательный Музей Естествознания и Ботанический сад (Jardin des Plantes). Анатомические труды Кювье были широко известны, а его видный политический статус во время и после правления Наполеона также способствовал его заметности и распространению его энциклопедических работ.

Главный труд Кювье, «Leçons d’anatomie», был переведен на немецкий язык известным анатомом, работавшим в Галле, Иоганном Фридрихом Меккелем-младшим. Собственные труды Меккеля также касалась анатомических сравнений, но они относились к эмбрионам, и его особенно интересовали уродства в процессе индивидуального развития. То же самое, что Кювье делал с ископаемыми организмами в Париже, Меккель делал с эмбрионами в Галле, когда собрал огромную коллекцию зародышей многих видов позвоночных животных. Его наследие можно увидеть даже в базовой анатомической терминологии: меккелев хрящ, значительная часть скелета нижней челюсти у эмбриона человека, и меккелев дивертикул, часть подвздошной кишки у некоторых людей. Меккель видел свою задачу как дополнение к работе Кювье в области анатомии, но с позиций эмбриологии. С него началась длинная череда биологов, изучающих эмбрионы. Меккель видел параллели между различиями среди взрослых особей ныне живущих и ископаемых видов с одной стороны, и различиями между эмбрионами одного и того же вида на разных временных отрезках в ходе индивидуального развития с другой стороны. Выяснение пределов, верности и значения этого потрясающего факта — это как раз то, с чем было связано многое в биологии на протяжении пары веков.