Текст книги "Странности нашей эволюции"

Автор книги: Кит Харрисон

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 12 страниц) [доступный отрывок для чтения: 5 страниц]

Кит Харрисон
Странности нашей эволюции

Предисловие

В природе для нас нет ничего более очевидного и привычного, чем наше собственное тело. Но что мы знаем о нем? Почему у нас две руки и две ноги, а не четыре руки и не шесть ног? Почему ребра прикрывают наши легкие, а живот – нет? Почему наши локти и колени сгибаются в противоположных направлениях (и вообще, обращали ли вы внимание на этот факт)? Эта книга как раз отвечает на эти и другие, подобные им вопросы, прослеживая эволюцию человека не только от его ближайших родственников обезьян, но и от более далеких предков – рыб.

Глава первая
Родословная человека

История человеческого тела начинается далеко не с того момента, как наши обезьяноподобные предки слезли с деревьев. К тому времени их эволюция насчитывала по меньшей мере 500 миллионов лет, начиная с эпохи первых рыб, от которых и произошли все когда-либо существовавшие позвоночные животные, от маленьких лягушек и ящериц до огромных слонов и динозавров.

После того как в первобытных морях появились рыбы, они быстро распространились по всей планете. Некоторые заселили пресные водоемы, другие даже выбрались на сушу. Естественный отбор не прекращался ни на мгновение, и благодаря ему со временем возникли первые земноводные. Некоторые из земноводных превратились в первых наземных животных, пресмыкающихся, часть видов которых становились все крупнее и крупнее, пока не стали динозаврами. Другие виды пресмыкающихся эволюционировали в млекопитающих, животных более мелких размеров. Когда динозавры исчезли, оставив после себя только своих потомков в виде птиц, установивших господство в небе, млекопитающие стали полноправными хозяевами земли и деревьев. Время шло, и одна из популяций млекопитающих встала на задние ноги и вышла из леса. Далее, как говорится, началась история.

Здесь мы поведем речь о том, что послужило подоплекой этой истории. Мы вернемся к временам рыб и проследим развитие отдельных частей человеческого тела через прохождение стадий развития земноводных, пресмыкающихся и млекопитающих. Каждая из этих стадий оставила свой след в организме человека. Ответить на вопрос «Почему мы выглядим так, а не иначе?» можно, только узнав об особенностях нашей эволюции.

У нас, как у позвоночных, много общих особенностей с рыбами, но в целом принцип строения нашего тела гораздо древнее. Пятьсот миллионов лет назад моря планеты, как и сейчас, кишели разнообразными животными, но все они были беспозвоночными. Всем нам знакомы их родственники: насекомые, паукообразные и ракообразные (тела которых заключены в твердую оболочку); моллюски (включая устриц с двумя створками, улиток со спиральной раковиной, садовых слизней и кальмаров с внутренней раковиной, а также осьминогов без раковины); иглокожие, названные так из-за иголок на теле (морские звезды, морские ежи, морские огурцы); кольчатые черви и их родственники (дождевые черви, нереиды, пескожилы, пиявки); круглые и плоские черви; морские анемоны, коралловые полипы, медузы и другие животные, менее известные и слишком многочисленные, чтобы их здесь перечислять.

И вот в тех древних морях у некоторых животных, предков рыб, появилось одно приспособление, которому суждено было навсегда изменить облик природы. Это была хорда – жесткая струна, проходящая по всему телу. Позже эта хорда в процессе эволюции превратилась в ряд костей, то есть позвонков, по которым все подобные животные и получили свое название. Ученые до сих пор не выяснили, какой именно группе беспозвоночных мы обязаны этим важным приобретением, которое называем одним словом – «позвоночник» (или «хребет»), хотя на самом деле он состоит из 26 разных костей. Но для начала стоит сделать несколько важных замечаний о строении тел беспозвоночных животных.

Что мы унаследовали от своих беспозвоночных предков

Тела животных имеют самые разнообразные формы. Некоторые как бы устремляются во все стороны из центра, как у морских звезд или коралловых полипов, но в большинстве случаев одна сторона тела служит зеркальным подобием другой стороны. Все внешние черты, расположенные на одной стороне, имеют свое отражение на другой; внутренние органы также часто бывают парными, а то, что существует в одном экземпляре (например, кишечник), обычно расположено вдоль центральной линии.

Беспозвоночные, ставшие впоследствии рыбами, обладали как раз такой двусторонней симметрией. Любое когда-либо существовавшее позвоночное животное, в том числе и мы, следовало тому же самому образцу. У нас две руки, две симметричные ноги, два симметричных глаза, два уха, две ноздри, два легких, две почки, по два яичника или яичка, а вдоль центральной линии расположен один мозг (с кое-какими парными деталями), один позвоночник, одно сердце (слегка сдвинутое к левой стороне), один репродуктивный орган и один кишечник (с большим количеством витков и изгибов, поскольку его длина до шести раз превышает наш рост) с одним входом и одним выходом.

Кроме того, наши беспозвоночные предки явно передвигались в своей среде обитания, поскольку мы унаследовали от них переднюю и заднюю части тела (правда, после того, как мы встали на две ноги, они превратились в верхнюю и нижнюю часть). Любое движущееся животное – будь то червь, креветка или улитка – имеет органы чувств спереди, то есть на том конце тела, которым оно движется вперед и которым в первую очередь воспринимает окружающую среду. И в самом деле, органы восприятия, расположенные, допустим, на хвосте, вряд ли представляют большую эволюционную ценность. Животному жизненно необходимо заранее знать, не движется ли оно в сторону пасти хищника, потому что, когда оно туда попадет, будет слишком поздно. По той же причине рот животного обычно расположен в передней части тела, потому что именно здесь происходит первый контакт с пищей. Особенно важно это для хищников, ведь потенциальная пища убегает, завидев своего преследователя (если бы львы прыгали на зебр задом, то вряд ли бы им удавалось так часто лакомиться мясом).

Все это способствовало тому, что в процессе эволюции животные почти всех групп приобрели головы, у нас голова закреплена посредством шеи над туловищем, но у других животных она находится спереди тела. На ней расположены органы зрения, обоняния, вкуса и слуха; через нее же мы поглощаем пищу. Внутри головы также расположен обрабатывающий информацию мозг, связанный нервами с находящимися поблизости органами чувств. Так что вовсе не удивительно, что в процессе эволюции он сформировался именно здесь. Всеми этими чертами нашего тела мы обязаны своим беспозвоночным предкам.

Шкала времени

Книга едва началась, а я уже вовсю разглагольствую об эволюции, почти ничего не рассказав о ней. Прежде чем продолжить историю рыбы, давайте остановимся и немного поговорим о масштабе времени, о научности и о естественном отборе, важнейшем принципе эволюции. Начнем с временной шкалы, которой оперируют все, кто изучает эволюцию.

Земле примерно 4 550 000 000 (четыре с половиной миллиарда) лет. Если сжать все это время в один год и представить, что Земля сформировалась 1 января, а сегодня полночь 31 декабря, то первые микроскопические клетки появились 1 марта, тогда как наши рыбы-предки – ранние позвоночные – появились не ранее 21 ноября. Для того чтобы жизнь из простых химических соединений эволюционировала до клетки, потребовалось 750 миллионов лет, а затем еще 3 миллиарда (две трети возраста Земли) на то, чтобы из клеток возникли рыбы. После этого дело пошло быстрее, но все равно первые рыбы освоили сушу лишь в декабре. Земноводные возникли 2 декабря, а вслед за ними, 8 декабря, появились рептилии. Млекопитающие возникли 13 декабря, но оставались на заднем плане, пока 26 декабря, ближе к вечеру, не вымерли все динозавры. Люди же появились лишь за несколько часов до конца года.

Глава вторая
Наука, религия и камни

В этой книге мы исследуем историю человеческого тела. Поскольку все открытия в этой области сделали несколько поколений ученых, то стоит поподробнее разобраться с тем, что же представляет из себя наука.

Наука, как это следует из самого слова, означает то, чему учатся и посредством чего получают знания. На протяжении человеческой истории способы получения знаний неоднократно менялись и не всегда были одними и теми же. В средневековой Европе, например, тоже были любознательные люди, которые задавались вопросами о происхождении мира, но вместо наблюдения за окружающей действительностью и опытов они предпочитали искать знания в старых книгах или обсуждали свои теории в ходе споров на абстрактные темы, пытаясь убедить друг друга в своей правоте. Постепенно такие споры и методы теоретического убеждения вышли из моды, в XVII столетии уступив место научным методам.

Научный метод можно схематически представить в виде треугольника. Сначала мы наблюдаем мир (или ту его часть, которая нас интересует). Затем мы составляем теорию, объясняющую наблюдаемые явления – гипотезу. Пока что это не слишком сильно отличается от прежнего подхода, но после этого мы переходим к совершенно иной, третьей, стадии. Вместо того чтобы обсуждать сильные и слабые стороны теории, мы ставим эксперименты и проверяем все на практике. Наблюдая за результатами эксперимента, мы возвращаемся к первой стадии, то есть к наблюдению за окружающим миром.

Научный метод

Так мы можем кружить по этому треугольнику столько раз, сколько потребуется для того, чтобы убедиться в истинности теории и в том, что мы действительно понимаем принципы происходящего; при этом могут возникать новые догадки и ставиться новые опыты.

Такой научный метод служит основным способом получения знаний в современной цивилизации, но это далеко не новое изобретение. Это лишь развитие того принципа, каким мы руководствуемся в своей повседневной жизни. Представьте, например, что вы идете по улице и замечаете перед собой ворсистый коричневый шар. Это наблюдение (стадия 1). Вы задумываетесь над тем, что же это такое, и вам в голову приходит, что это кокосовый орех, закатившийся сюда с ближайшего рынка. Теперь у вас есть теория: «Это кокосовый орех» (стадия 2). Вы нагибаетесь, чтобы поближе исследовать шар и пробуете сдвинуть его с места ногой. Так вы проводите эксперимент для проверки своей теории (стадия 3). Но тут вы видите (снова стадия 1), как шар вскакивает и быстро убегает в кусты. Ваша теория неверна, и вы разрабатываете новую: «Это небольшое животное» (снова стадия 2). Затем вы идете к кустам, чтобы получить новые данные об этом явлении. Пусть вы даже и не догадываетесь об этом, но вы используете научный метод познания мира. Вы уподобляетесь ученому. Все мы практически ежедневно пользуемся научным методом в своей жизни. Допустим, мы забыли ключи, но нам кажется, что мы оставили их в кармане куртки, которую надевали прошлым вечером. Мы идем к куртке и проверяем свою догадку – наблюдение, теория, эксперимент. Все мы в той или иной степени ученые. В наши дни словом «ученый» принято называть человека, занимающегося какой-то строго определенной академической деятельностью с «научным» названием – астрономия, геология, химия, генетика и десятки других, – а также того, кто получает за эту свою деятельность деньги, но в действительности все мы ученые.

Начиная с XVII века слово «наука» приобрело некий налет загадочности и мистичности, но на самом деле в науке нет ничего мистического и загадочного, это всего лишь описанный выше треугольник. Загадочность по большей части ей придают два фактора. Во-первых, предмет изучения ученых непрофессионалам кажется очень сложным («Как возникли звезды?», «Из чего состоит атом?», «Как континенты перемещаются по поверхности твердой Земли?»); во-вторых, в каждой отрасли науки используется своя терминология, непонятная для непосвященных и потому кажущаяся загадочной и даже подозрительной.

Когда ученые изучают такие сложные явления, как образование звезд, они разбивают общую тему на несколько сотен различных наблюдений, строят сотни отдельных теорий и проверяют каждую из них по отдельности. Иногда для проверки даже простой теории требуются сложные инструменты, но в конечном итоге сложными оказываются только технология и общая тема. Что же касается терминологии, то свой жаргон присущ практически любой человеческой деятельности. Кто сможет понять все, о чем говорят между собой механики, или перечислить названия всех плотницких инструментов? Разве что сам механик или плотник. Наука – это настолько широкое занятие (в действительности даже целый ряд занятий), что немногие ученые понимают то, о чем говорят другие ученые даже близкой к ним области знаний. Можно даже утверждать, что биолог, занимающийся классификацией птиц, и биолог, изучающий физиологию птиц, говорят на совершенно разных языках, так как пользуются в своей работе разными терминами, хотя и работают с одной и той же группой животных. Науку не следует рассматривать как некую однородную сферу деятельности, представители которой знают все и смотрят свысока на «простых людей». Большинство профессиональных ученых узнают о том, что происходит в современной науке, из газет и по телевидению, точно так же, как и большинство из нас.

Что не является наукой?

Некоторые виды познавательной деятельности не подпадают под категорию науки, поскольку не следуют описанному выше «правилу треугольника». Например, наблюдая за окружающим миром, некоторые приходят к мысли о существовании сверхъестественной силы или бога. В данном случае перед нами две стадии из трех: наблюдение и объясняющая факты теория. Если же мы попытаемся провести эксперимент, то столкнемся с определенной проблемой. Какой эксперимент, по вашему мнению, может однозначно доказать существование бога? Пока что никто не дал ответа на этот вопрос. Следовательно, религия это не наука.

Распространено мнение, что наука противоречит религии и пропагандирует атеизм. Это неверно. Научные эксперименты не опровергают и даже не могут в принципе опровергнуть существование бога. Согласно давно известному принципу, «отсутствие доказательств не есть доказательство отсутствия». Если что-то не удается доказать с научной точки зрения, то наука попросту ничего об этом не говорит. Существование или несуществование бога – это вопрос веры. Атеист, с уверенностью отрицающий существование бога, верит в свою теорию точно так же, как и человек, утверждающий, что бог есть. Никому из них наука помочь не может и в этом вопросе вынуждена стоять на позициях агностицизма (от греческого ágnōstos – недоступный познанию). Единственный серьезный ответ на вопрос о боге из уст ученого звучит так: «Я не могу с помощью научного метода найти какое-либо достоверное доказательство существования бога, следовательно, я не берусь за это». Многие ученые верят в бога, но для них это, опять-таки, вопрос веры. В этом нет никакого противоречия. Наука исследует только физический мир, но поскольку ученые тоже люди, то им присущи две стороны человеческой личности – логика и интуиция – эти параллельные методы познания Вселенной. Наука и религия являются отражением этих двух методов. Они прекрасно могут не только уживаться вместе, но и дополнять друг друга.

Окаменелости

Применять научный метод к исследованию современного нам окружающего мира не так уж и сложно, но как быть, если мы хотим исследовать прошлое? (Ученые же не могут, например, записать на пленку брачный зов динозавров.) Оказывается, прошлое тоже поддается исследованию при помощи научного метода. Пока теорию можно проверить на практике, она остается научной; проверка не обязательно должна быть лабораторным экспериментом, она может принимать и форму предсказания. Например, если птицы в ходе эволюции произошли от динозавров, то где-то в твердых породах должны остаться окаменелые останки существ, совмещающих признаки пресмыкающихся и птиц. Рано или поздно палеонтологи должны будут их найти. Отсюда следует, что теория происхождения птиц от пресмыкающихся вполне поддается проверке, даже если никто изначально не знает, сколько времени понадобится на эту самую проверку. На самом деле такая окаменелость уже была найдена в 1861 году в каменоломне на территории Германии. Так называемый археоптерикссовмещает признаки обеих групп животных. Правда, в поисках окаменелостей ученым приходится полагаться скорее на везение, чем на логику. Большинство животных и растений не оставляют следов после своей гибели – их пожирают другие животные или разрушают микроорганизмы в процессе разложения. Останки животных и растений сохраняются в камне только в очень редких случаях, и даже тогда большинство окаменелостей разрушается в ходе эрозии или залегает слишком глубоко, где их никто никогда не найдет. Окаменелости находят только тогда, когда кто-нибудь специально интересуется ими, а поэтому замечает в разрушающихся горных породах или обнаруживает в ходе раскопок шахт или каменоломен. Получается, что вероятность обнаружить останки древних животных и растений крайне мала, и мы никогда не составим полной картины того, какие животные существовали в данной местности в определенное время. Таким образом, изучать палеонтологию это все равно что анализировать игру футболистов по теням на поле, да и то при облачной погоде.

Глава третья
Эволюция, Дарвин и естественный отбор

Идея эволюции далеко не нова, в Европе ее можно проследить до древних греков, живших более двух с половиной тысяч лет назад. В течение столетий христианская церковь отвергала идею эволюции, потому что она противоречила начальным словам Библии, в которой говорится, что Бог создал Землю и всех населяющих ее существ, в том числе и нас, за шесть дней. В этом, кстати, и заключается подоплека предполагаемого конфликта между наукой и религией. Пусть наука ничего не имеет против идеи существования Бога, но она вполне может доказать, что мир не был создан за шесть дней.

К концу XVIII века, благодаря развитию науки и многочисленным трудам изучавших окружающий мир натуралистов, предположение о том, что виды животных и растений со временем изменяются, казалось все более и более убедительным. Но кроме религиозных возражений существовали еще две проблемы, мешающие принять идею эволюции: возраст мира и то, что никто пока не предложил объяснения механизма такой эволюции. В то время считали, что Земле не более нескольких тысяч лет, а этого недостаточно, чтобы живые организмы претерпели значительные изменения. К началу XIX века ученые стали приходить к мысли, что сложную геологическую структуру планеты можно объяснить, только признав, что она образовалась в ходе невероятно долгих процессов – вулканической деятельности, отложения пород и выветривания, – а отсюда следует, что возраст Земли гораздо больше, чем предполагалось ранее. В таком случае и к идее эволюции следует относиться уже более серьезно.

И в самом деле, временной масштаб эволюции поистине огромен и с трудом поддается осмыслению. Даже в наши дни, когда мы в своих рассуждениях с легкостью оперируем миллионами лет (как я на первых страницах этой книги), наш разум не до конца понимает весь смысл этих цифр. Если читатели-нехристиане позволят мне такой пример, то большинство из нас признает тот факт, что между нынешним моментом и рождением Христа более 2000 лет назад прошло очень много времени. Христос жил в эпоху так называемой древней истории, но, закрыв глаза, мы, вероятно, без особого труда представим себе этот временной отрезок. Если я попрошу вас подумать о том, что происходило 10 000 лет назад, то вам придется представить себе пять таких временных отрезков. Тогда еще не произошло ни одного события, описанного в каких бы то ни было исторических книгах. Нашим предкам предстояло раскалывать куски кремния еще как минимум тысячу лет. Такую временную шкалу вообразить труднее, но возможно. Ну а теперь попробуйте представить себе промежуток времени, превышающий отрезок между нами и Христом в 2000раз! Это практически невозможно, такое время не поддается восприятию и находится где-то за горизонтом нашего восприятия. А ведь это всего лишь 4 миллиона лет назад. Тогда наши предки слезали с деревьев и, расхаживая по африканской саванне, оставляли отпечатки следов, почти идентичные нашим. С геологической точки зрения прошло не более нескольких часов. Огромные динозавры вымерли 65 миллионов лет назад, после того как были полноправными хозяевами на протяжении 140 миллионов лет, а ведь и они появились сравнительно «недавно». Жизнь существует на нашей планете более трех с половиной миллиардовлет. Эволюция и в самом деле происходит очень медленно – но ведь торопиться ей некуда, не правда ли?