Три возраста эволюции - [2]

Подвергай все сравнению

Родство проявляется в сходстве строения, но сходство – не всегда признак родства. Скажем, листья рябины похожи на дистья некоторых папоротников. Но если на этом основании сделать вывод о родстве этих растений, то другие папоротники придется признать родичами... морозных узоров на стекле, удивительно похожих на их листья. С другой стороны, между стремительным кальмаром и мидией, лишенной глаз и конечностей и навечно приклеенной к камню, на первый взгляд нет ничего общего. Однако зоологи давно выяснили, что эти совершенно несходные существа представляют собой варианты одной базовой схемы: у каждого из них есть мускулистая нога (у кальмара – разделенная на десяток щупалец), облегающая тело мантия, раковина и другие характерные черты строения. Такие сопоставления – предмет сравнительной анатомии и морфологии, переживших во второй половине XIX века невиданный расцвет. В неменьшей степени это относилось и к палеонтологии, данные которой оказались еще более востребованы для реконструкции эволюционных связей.

Если к моменту выхода «Происхождения видов» сравнительная анатомия уже существовала века, а палеонтология – десятилетия, то третья бурно развивавшаяся отрасль биологии – сравнительная эмбриология – возникла именно как плод эволюционных идей.

В основе ее лежало наблюдение работавшего в Бразилии немецкого зоолога Фрица Мюллера: у зародыша любого более-менее сложного организма на определенных этапах развития можно наблюдать характерные черты его предков. Этот эффект, подтвержденный множеством исследований, возведенный одним из лидеров эволюционной биологии XIX века Эрнстом Геккелем в ранг «основного биогенетического закона» и знакомый всем по картинке из школьного учебника биологии, сделал эмбриологию инструментом для анализа эволюционных связей. Результаты применения этого инструмента оказались порой весьма нетривиальными: кто бы мог подумать, например, что асцидия – сидячее морское животное, похожее на мешок с двумя трубками для перекачки воды – окажется в прямом родстве с позвоночными? Ни палеонтология, ни сравнительная анатомия не давали оснований для такого сближения, но русский зоолог Александр Ковалевский, изучив развитие асцидии, обнаружил у нее свободно плавающую личинку – активное существо, обладающее хордой и спинной нервной трубкой. Вероятно, так и выглядели предки асцидий до перехода к сидячему образу жизни.

Сравнительные методы позволяли проследить «родственные связи» даже отдельных органов и структур. Стало ясно, например, почему у одного животного никогда не встречаются одновременно клыки и настоящие рога: оказалось, что это альтернативные варианты развития одного и того же эмбрионального зачатка.

Взгляд морфолога уверенно различал в птичьем пере – преобразованную чешую рептилий, в легких – вырост пищеварительного тракта рыбы, в электрическом органе южноамериканского угря – видоизмененные мышцы. Можно даже сказать, что основным содержанием тогдашних эволюционных исследований было выяснение происхождения конкретных форм – как групп живых организмов, так и характерных структур.

Это была вполне осмысленная и достойная исследовательская программа – не завершенная, кстати, и по сей день. Проблема была в том, что один и те же методы в руках разных исследователей нередко давали совершенно разный результат. Если, скажем, родственные связи между разными классами позвоночных были установлены довольно быстро и позднее лишь уточнялись, то происхождение позвоночных в целом было предметом самых фантастических гипотез: их выводили из кольчатых червей, червей-немертин, трилобитов, паукообразных, иглокожих и т. д. К рубежу XIX – XX веков интерес ученых к составлению эволюционных родословных изрядно увял, а применявшиеся для этого методы оказались основательно скомпрометированными. А в первые годы нового, ХХ века эволюционизм был атакован с совершенно неожиданной стороны.

Возраст второй: история генов

Как известно, элементарные механизмы наследственности были открыты австрийским естествоиспытателем-самоучкой Грегором Менделем всего через шесть лет после выхода «Происхождения видов». Однако его работа осталась совершенно незамеченной и не оказала никакого влияния на биологию XIX века.

Фактически генетика как наука родилась только в 1900 году, после переоткрытия менделевских законов – и сразу же противопоставила себя старой эволюционной теории.

«Закончилась эпоха парусных кораблей и теории Дарвина», – провозглашал один из пионеров генетики Уильям Бэтсон.

Уже в 1901 году один из переоткрывателей менделевских соотношений голландский ботаник Хуго де Фриз сформулировал закономерности мутаций – изменения генов. Они оказались совсем непохожи на дарвиновское постепенное накопление малозаметных изменений. По де Фризу наследственный материал меняется скачком, сразу создавая новый вид. Дарвиновскому отбору вновь оставалось лишь отбраковывать неудачные изменения. Впрочем, и в этой скромной роли его возможности были вскоре усечены:

в 1903 году Вильгельм Иоганнсен (кстати, автор термина «ген») доказал, что в чистых линиях никакой отбор не может привести к изменению наследуемого признака.