Текст книги "Странности эволюции. Увлекательная биология"

Автор книги: Йорг Циттлау

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 10 страниц)

Йорг Циттлау
Странности эволюции. Увлекательная биология

Животным свойственно ошибаться

Почему тюлени не различают синий цвет, а лоси уходят в дома престарелых, мы узнали из первой книги о неудачах и оплошностях в созидательных планах нашей матушки-природы ^{1} .

Эта книга стала бестселлером, и мы решили продолжить исследование ошибок и недостатков в мире животных. Почему, например, суслики во сне теряют память, некоторые ящерицы разучились убегать, а птицы, случается, уверенно летят в неправильном направлении?

Было найдено немало новых курьезов. Их было обнаружено так много, что о каждом из них невозможно рассказать в одной книге, так что нам пришлось отмести самые слабые такой же твердой рукой, как это сделала эволюция. Изобилие данных имеет две основные причины. С одной стороны, автор дал себе труд пристально изучить ошибки и неудачи природы при создании фауны, с другой стороны, природа вознаградила его внимательный взгляд, так как ее великолепие так и кишит недостатками.

Тем не менее, принимая во внимание и то и другое, все-таки нельзя рассматривать жизнь на земле как скопление недостатков. Возможно, потому что это противоречило мировоззрению автора, а может быть, из-за того, что его так научили. Вы, наверное, помните еще со школы старую схему эволюции. Жизнь там двигалась только в одном направлении: вверх – примитивные представители животного мира, одноклеточные и беспозвоночные, зависимые от температуры рыбы, земноводные и рептилии, теплокровные птицы и млекопитающие. В самом конце и вместе с тем на самой вершине стояли приматы (не зря так названные) и, наконец, – человек, который должен был представлять не только венец творения, но и высшую точку эволюции.

Не стоит рассматривать «низшие» существа как ступень перехода к более сложным живым организмам. Такие представления подразумевают, что рыбы, например, образуют лишь первую ступень на пути к Homo sapiens. Но ведь они существуют и по сей день. Численность их видов – свыше 30 тысяч, и они составляют более половины всех позвоночных животных. Настоящая модель успеха! Но в распространенных представлениях об эволюции рыбам остается только роль переходного явления на пути к другим, высшим видам животных. Поэтому американский биолог-эволюционист Стивен Джей Гулдс справедливо спрашивает: «Не абсурдно ли изымать большинство всех позвоночных животных из дальнейших графических схем только потому, что меньшая ветвь родословного древа выбрала своим местом жительства сушу?»

При более пристальном изучении эволюции становится виден ее «приводной ремень», а именно тот факт, что развитие не происходит прямолинейно от худшего к лучшему. Данный «приводной ремень» является мутацией – произвольным изменением наследственного материала, ведущим только к тому, чтобы потомки могли развивать те задатки, которых еще не имели их родители. Студенты, изучающие биологию, проводят эксперименты с дрозофилами, чтобы получить более ясное представление о том, что такое генетика. Вполне вероятно, что при этом у мухи из глаза вдруг может вырасти лапка – как правило, мутация не преследует конкретной конечной цели. В этом случае преподаватель, вероятнее всего, даст указание избавить бедное животное от мучений. Но, в принципе, можно было бы отпустить эту мутировавшую муху на волю, и тогда естественный отбор решил бы, есть ли у такой мухи будущее. Вероятнее всего, будущего у нее нет. Но если бы эта самая муха была умным животным и нашла бы в своем уникальном приобретении преимущества в борьбе за выживание, она бы выжила и начала производить потомство. И когда-нибудь, возможно, у нас был бы новый вид мух, а креативщики получили бы новый образец оригинального дизайна божественного творения. В любом случае, никто бы уже не говорил о том, что ее лапка, растущая из глаза, – абсурдная ошибка природы!

Против целенаправленности эволюции говорит и то, что на «верхних позициях» (то есть у млекопитающих) также имеется множество оплошностей и казусов. Так, у жирафа появились многометровые ноги и еще более длинная шея – для того чтобы он мог есть листву с верхушек деревьев. А «недостаток» этой конструкции заключается в том, что жираф чрезвычайно неуклюж. При возникшей опасности он от спокойного шага сразу переходит к быстрому бегу, поскольку при беге рысью может споткнуться и стать легкой добычей для хищников. Это выглядит примерно так, как если бы в автомобиле с первой скорости вы сразу переключились на пятую, при этом расточительно используя энергию и ломая коробку передач.

У рыжих вечерниц (разновидность летучих мышей) эволюция изрядно потрудилась над яичками. Но, к сожалению, мозг животных при этом стал значительно меньше, вследствие чего они, относясь к весьма элегантному виду летучих мышей, в полете очень неуклюжи и мучительно долго выбирают себе место обитания, так как не способны быстро ориентироваться в воздухе. Лемминги (пеструшки, грызуны семейства полевок) не совершают коллективных суицидов, как думают многие. Но их жизнь настолько трудна, учитывая бесконечное множество врагов и скудное питание, что их можно было бы понять, если бы у них действительно появились «мысли» о самоубийстве. Хомяки на стресс реагируют так, как это делают многие люди: начинают потреблять свой подкожный жир. Это трудно считать отличной стратегией для борьбы за выживание на воле.

Однако все эти животные существуют до сих пор. Почему? Потому что они тем или иным способом научились обращать себе на пользу свои же недостатки. Именно об этом пойдет речь в нашей книге. Многие животные превращают свои особенности в свои преимущества. Например, дельфину как млекопитающему животному необходимо постоянно подниматься на поверхность воды для получения воздуха, и поэтому ему нельзя спать. Но, с другой стороны, именно поэтому он всегда видит своих врагов. В эволюции важно не совершенство, а умение принимать свои недостатки и делать из них неоспоримые достоинства. И для нас, людей, эта мысль тоже может быть весьма полезной.

Беспозвоночные: жизнь может быть очень простой

Уже сам понятие «беспозвоночные» звучит не слишком приятно, почти по-расистски. Оно подразумевает, что у животных отсутствует нечто важное. Это все равно, что существу без мозга сообщить, что у него отсутствует основной орган мыслительной деятельности. Беспозвоночным указывают на то, что у них нет спинного хребта. Таким образом на них ставится штамп: «Ты примитивен».

Зоологи объясняют выбор такого пренебрежительного определения тем, что слово «беспозвоночные» означает только отсутствие позвоночника – никаких реально существующих общих отличительных признаков нет, поскольку такие животные, как губчатые, насекомые и улитки, действительно очень разные. Но все же подобное объяснение звучит сомнительно (примерно так, как если бы одного получателя социального пособия причислили к пролетарской «прослойке», а затем объяснили, что сделали это только ради «наглядности»).

Несомненно, беспозвоночные – не только очень и (ни в коем случае!) не «недоразвитые», как заставляет предполагать данное обозначение. В их число входят насекомые, термиты и пчелы, с их высокоразвитой «организованностью»; раки, способные участвовать в марафонских бегах; улитки, меняющие в случае надобности свой пол, и маленькие водяные медведи, которые выжили бы в морозильной камере холодильника. Дождевые черви своей подрывной деятельностью превращают пустынную землю в плодородную пашню, а их любовные игры длятся по многу часов, как в Камасутре. (Их акт оплодотворения, как нарочно, проходит при ярком дневном свете – когда они становятся легкой добычей для птиц, так что это можно считать ошибкой природы.)

В целом, наверное, беспозвоночных нельзя причислять к тупым простофилям мира животных. Даже по своей величине, вопреки недостающему позвоночнику, они не умещаются ни в какие рамки: гигантские каракатицы могут вырастать до 18 метров, а размер их глаза иногда достигает диаметра футбольного мяча, а кораллы, как известно, в состоянии выстраивать целые острова.

Таким образом, нет никакого основания для пренебрежительного отношения к данному виду животных. Но все же мы будем придерживаться этого понятия – «беспозвоночные». Во-первых, мы затронули больную тему и хотим отстоять свою позицию, чтобы в конце концов исключить данное понятие из книг по биологии. Во-вторых, потому что мы пишем о курьезах и ошибках природы книгу, в которой можно сохранить то или иное ошибочное понятие, даже если оно звучит «политически некорректно». Вы уже знаете для чего – для наглядности!

Улитки: почему жизнь гермафродита не приносит счастья

Ни один класс моллюсков не имеет столько видов, сколько их имеет улитка: 43 тысячи! Это составляет почти 80 % всех видов моллюсков. Уже одно это указывает, что принцип «твердая скорлупа и мягкая серединка» (большинство улиток носят на своей спине домик из известняка) не может быть неправильным. И ничего страшного в том, что скорость их движения составляет всего полметра в минуту.

Однако насколько медлительны при ползании экземпляры, живущие на суше, настолько подвижны они могут быть во время размножения. На самом деле они гермафродиты – каждый представитель улиток может быть одновременно и мужского и женского пола. У некоторых из них есть стилет из известняка, называемый «стрелой Амура», которым они при совокуплении колют своего партнера в подошву.

Хорошо известная виноградная улитка использует свою стрелу только один раз, втыкая ее в партнера. Но существуют и другие виды, практикующие подобные действия для стимуляции, – например улитки-самураи, чье название отражает еще более жесткий ход процесса. Время их сношения достигает почти часа, в течение которого каждый из партнеров пронзает друг друга в среднем 3300 раз – это приблизительно 25 уколов в секунду! Улитки-рыцари втыкают свой 5-сантиметровый любовный стилет в тело партнера с такой силой, что протыкают его насквозь. Все происходящее напоминает скорее работу электрической швейной машины, чем акт любви, полный нежности.

Возникает вопрос о смысле такого жесткого пирсинг-марафона. Ученые предполагают, что уколы служат не только для стимуляции, но и для увеличивания шансов выживания собственных спермоклеток в голове партнера, так как при каждом уколе улитка впрыскивает некоторое количество гормоносодержащей слизи, защищающей отданные клетки семени от иммунной системы партнера. Загвоздка этой теории состоит в том, что во время такого брутального сношения некоторые животные получают так много ран, что они уже не годятся для размножения или даже умирают. Но какой смысл в многочисленных спермоклетках в теле мертвой улитки?

Этот необычный процесс стоит того, чтобы однажды рассмотреть сношение улиток-гермафродитов под лупой. «На первый взгляд это кажется идеальным решением», – констатирует Николас Михиельс, биолог университета в Тюбингене. «Ультимативное сексуальное равенство, все для всех, каждый с каждым, – объясняет далее исследователь из Бельгии. – Только гермафродит может выбирать себе в конкретной ситуации ту роль, в которой он в этот момент мог бы добиться наибольшего успеха». Если представить, что у людей размножение осуществлялось бы независимо от пола обоих партнеров, то тогда в сношение должны были вступать не мужчина и женщина, а просто два человека, абсолютно свободные в решении вопроса относительно своего пола. У партнеров тогда было бы гораздо больше возможностей для создания отношений.

С другой точки зрения, гермафродитизм обнаруживает проявление безмерного коварства. Так, при встрече двух гермафродитов возникает вопрос: кто играет роль женщины, а кто мужчины? В идеальном случае – им удается договориться. Мы, люди, склоняемся к мысли, что так называемым «низшим существам» – таким как улитки – договориться должно быть проще, чем нам. При этом мы исходим из такого принципа: «Тот, кто не слишком умен, не подвержен конфликтам интересов, он руководствуется своими инстинктами, которые целенаправленно ведут его к сохранению вида». Но факт остается фактом: очень часто при создании пар между улитками возникают конфликты, так как различные роли требуют от животного абсолютно разного вложения сил и энергии.

Когда дело доходит до спаривания в пределах одного вида, быть партнером мужского пола оказывается значительно сложнее, поскольку необходимо вырабатывать большое количество спермоклеток и совершать множество спариваний, чтобы быть конкурентоспособным в передаче своих генов. Поэтому каждый из партнеров предпочитает быть существом женского пола. Если же спаривание происходит нечасто, то потребность в спермоклетках низка, и тогда значительно сложнее быть улиткой женского пола, потому что яйцеклетки больше по размеру, чем сперматозоиды, и, соответственно, их производство более трудоемкое. В этой ситуации участники спаривания спорят за мужскую роль.

Некоторые улитки решают свои сексуальные конфликты таким образом: при совокуплении они меняются ролями: одна улитка сначала играет мужскую роль, затем женскую, что выглядит как гармоничный безмолвный договор. Но в действительности это совсем не так – у участников имеются при этом абсолютно конкретные ожидания. Ниле Антее из университета Тюбингена установил, что каждая улитка очень тщательно следит за тем, чтобы ее не обманули. Биолог-эволюционист заклеивал у улиток семенной канал, в результате чего они по-прежнему могли копулировать, но уже не могли передавать свое семя. И когда одна из подопытных улиток пыталась найти свое счастье с другой, обычно все заканчивалось неудачей: разочарованный партнер завершал половой акт и быстро уползал прочь. Животное хочет не только передать свое семя, но и получить семя от партнера – в противном случае оно чувствует себя обманутым особью псевдомужского пола.

Виноградные же улитки, решая свои сексуальные разногласия, отдаются во власть манипуляции. Когда эта улитка втыкает в подошву партнера любовный шип, она впрыскивает в него половые гормоны, чтобы превратить его в особь женского пола. Очень коварно! Но при этом она не часто достигает успеха, так как партнер делает то же самое, вонзая свой любовный шип. При попытке одновременно ввести друг другу женские гормоны оба часто погибают, так как происходит весьма интенсивное впрыскивание, и вещество очень быстро доходит до жизненно важных органов. В итоге не получается ни мужских, ни женских особей, а просто две мертвые улитки. И это, надо сказать, никак не способствует сохранению видов.

Маленькие водяные медведи: слишком странные животные, чтобы появиться в этом мире

Не обязательно лететь на Майорку, чтобы насладиться великолепной жизнью морского побережья. Для этого вполне достаточно поездки на побережье Германии. У того, кто ступит на землю Куксхафена или Норденея, на подошве останется приблизительно 100 тысяч живых зверьков. Под разложенным на песке на площади до одного квадратного метра полотенцем – уже около 10 миллионов!

Фауну, живущую в песке, называют животным планктоном морского побережья. Вода вокруг каждой песчинки создает здесь некую тонкую пленку, поэтому песчинки находятся на очень маленьком расстоянии друг от друга. Но для здешних обитателей этого вполне достаточно. Они оптимально приспособлены к негостеприимной жизни морского берега, так как их собственный размер – не более миллиметра. Но все же с помощью одного трюка их можно сделать «видимыми» даже без микроскопа. Для этого наполняют песком ведро, добавляют в него воду, перемешивают, а затем смотрят, как она вспенивается. Чем больше пены, тем больше органического материала в песке.

Немецкий зоолог Адольф Ремане более 80 лет назад первым открыл многообразие видов животных, живущих в песке. С тех пор собрано множество информации, но ее могло бы быть значительно больше, «если бы, – как заметил биолог Вернер Армонис с мелководной станции Зюлт, – выделялось больше денег на соответствующие исследования». Но экономика и официальная власть не видят в этом никакого интереса. Пожалуй, это ошибка. Ведь условия жизни в песке очень жесткие, и тот, кто хочет там выжить, должен располагать некоторыми механизмами приспособления, многим из которых мог бы поучиться и человек!

Один только прилив для этих мелких животных является своего рода катаклизмом. И выбора у них нет: либо устремляться в потоке воды вместе с ним, либо крепко держаться. У «подвижнохоботных» само название указывает, каким образом они удерживаются в подземных песочных туннелях. А филярии, напротив, выделяют вещество, с помощью которого прикрепляются к камням или ракушкам и в случае необходимости открепляются. Способ, которым бы с большим удовольствием овладел любой ремесленник.

В случае преследования микроскопический народ побережья тоже весьма изобретателен. Разумеется, при этом все происходит без особых церемоний. Так, морской клещ держит свою добычу – раков – передними лапами, чтобы высосать их нутро, пока они еще живы. Большинство жителей песка кормятся органическими отходами. И при этом они имеют максимальную производительность. На любом побережье был бы отвратительный запах, если бы эти «мусорщики» приостановили свою работу в песке. В сотрудничестве с бактериями они умудряются освобождать морской берег даже от нефти и остатков солнцезащитных кремов.

Однако самыми потрясающими жителями песка являются, пожалуй, маленькие водяные медведи. Под микроскопом они выглядят, как мармеладные мишки, – ив самом деле кажется, что они скорее спрыгнули с ленточного конвейера фирмы Haribo, чем появились в ходе эволюции животного мира. Их нельзя отнести ни к какой существующей группе животных. Маленькие водяные медведи не относятся ни к беспозвоночным червям, ни к членистоногим, таким как насекомые и крабы, а принадлежат сами к себе! Научное название Tardigraden(«тихоходки»). Это латинское название звучит, как имя старого дворянского рода, – и недаром, так как эти маленькие водяные медведи являются невероятно упрямыми существами в плане искусства выживания…

Они живут не только в пляжном песке, но и в жестких условиях водосточных желобов, и даже в лужах. Они выживают в тропических лесах и в арктическом льду. Состоят эти уникумы из головы и четырех сегментов, каждый из которых соответственно снабжен втягивающейся парой ног. Причем понятие «нога» использовать в данном случае несколько смело – речь идет скорее об обрубке. Тем не менее на нем имеются когти или хватательные мембраны, так что маленькие водяные медведи смогут крепко держаться, если вдруг вода вокруг станет бурной, или, к примеру, начнется отлив.

Тихоходки не уплывают вместе с водой, а остаются на суше (хотя являются, собственно говоря, водными животными) – этот факт указывает на то, что они могут оптимально адаптироваться к радикальным изменениям окружающей их среды. Если становится холодно или крайне жарко или наступает засуха – они просто останавливают свой обмен веществ. «Содержание воды в теле опускается до минимального процентного соотношения, и маленький водяной медведь принимает форму бочонка», – объясняет эту метаморфозу зоолог Ральф Шилль из университета Тюбингена. И конечно же, возникает вопрос, живы ли еще, в самом узком смысле слова, эти «усохшие» медведи. Ведь по определению существо без активного обмена веществ не отличается от неодушевленной природы и, собственно говоря, мертво.

Однако маленького водяного медведя этим не запугаешь. Он за 15 минут снова может пробудить себя к жизни! Этого хватило бы для того, чтобы прослыть святым. Достаточно было бы уговорить такого живучего медведя рассказать кое-что о своем опыте приближения к смерти. Но секрет трюка, во время которого он сначала превращает клетки своего тела в сухую массу, а затем снова наполняет их жизнью, ученые не смогли объяснить даже приблизительно.

Маленькие водяные медведи выживают при температуре +125 °C, что гораздо выше точки кипения воды. Обычно достаточно просто прокипятить воду, чтобы очистить ее от вредных бактерий, но в случае с водяными медведями придется добавить еще градусов.

Еще больше удивляет их устойчивость к холоду. Маленькие водяные медведи выживают при температуре -272 °C, что не только удивительно, но и едва ли объяснимо с точки зрения эволюции. В нормальных условиях таких температур на Земле не существует, их не было на протяжении последних миллионов лет. В длительный период своей эволюции маленькие водяные медведи никогда не ощущали таких низких температур и поэтому не могли иметь возможности приспособиться к ним. Поэтому появляются самые различные предположения появления этих существ на Земле. Может, они возникли совсем не на нашей планете, а когда-то приземлились здесь как посланцы внеземной формы жизни, возможно, на какой-то комете или же на НЛО, но большинство ученых это предположение отвергает.

Мы также не сторонники этого умозаключения, так как существует одно более тривиальное объяснение – эволюция перестаралась в стремлении к своей конечной цели, как это с ней часто бывает. Например, было бы достаточно выдерживать температуру в -100 °C для защиты от холода, но эта цифра достигла -272 °C! Роскошь, которая не приносит маленькому водяному медведю никакой пользы. А также его способность выживать под большой дозой рентгеновских лучей. И получается, что далеко не все, придуманное природой как режиссером для игры своих актеров, имеет смысл.